Примерно такой облик должны были иметь (а возможно, ещё и будут) гиперзвуковые пилотируемые и беспилотные летательные аппараты с прямоточными двигателями
На практике проекты создания многоразовых ГЗЛА столкнулись с огромными трудностями как в части разработки многорежимных двигателей, позволяющих осуществлять взлёт, разгон и устойчивый полёт на гиперзвуковой скорости, так и в части разработки конструктивных элементов, способных выдерживать огромные температурные нагрузки.
Несмотря на сложности с созданием пилотируемых и беспилотных многоразовых летательных аппаратов интерес к гиперзвуковым технологиям не ослаб, поскольку их применение сулило огромные преимущества в военной сфере. С учётом этого акцент в разработках сместился на создание гиперзвуковых комплексов вооружения, в которых летательный аппарат (ракета/боеголовка) преодолевает большую часть траектории на гиперзвуковой скорости.
Кто-то может сказать, что к гиперзвуковому оружию можно отнести и боеголовки баллистических ракет. Однако ключевой особенностью гиперзвукового оружия является возможность осуществления управляемого полета, в ходе которого ГЗЛА может осуществлять манёвр по высоте и по курсу движения, что недоступно (или ограничено доступно) для боеголовок, летящих по баллистической траектории. Другим критерием «настоящего» ГЗЛА часто называют наличие на нём гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД), впрочем, этот пункт может быть поставлен под сомнение, по крайней мере по отношению к «одноразовым» ГЗЛА.
ГЗЛА с ГПВРД
В настоящий момент активно развивается два типа гиперзвуковых комплексов вооружений. Это российский проект крылатой ракеты с ГПВРД 3М22 «Циркон» и американский проект Boeing X-51 Waverider. Для гиперзвукового оружия такого типа предполагаются скоростные характеристики в диапазоне 5-8 М и дальность полёта 1000-1500 км. К их преимуществам можно отнести возможность размещения на обычных авиационных носителях типа российских ракетоносцев-бомбардировщиков Ту-160М/М2, Ту-22М3М, Ту-95 или американских B-1B, B-52.
Проекты российской гиперзвуковой ракеты 3M22 «Циркон» (вверху) и американской гиперзвуковой ракеты X-51 Waverider (внизу)
В целом проекты этого типа гиперзвукового оружия развиваются в России и в США примерно одинаковыми темпами. Активное муссирование темы гиперзвукового оружия в РФ привело к тому, что, казалось, вот-вот начнутся поставки «Цирконов» в войска. Однако принятие этой ракеты на вооружение намечается лишь на 2023 год. С другой стороны, всем известно о неудачах, преследующих аналогичную американскую программу X-51 Waverider компании Boeing, в связи с чем создается ощущение существенного отставания США в этом типе вооружений. Какая из двух держав первой получит гиперзвуковое оружие такого типа? Это покажет ближайшее будущее. Оно же покажет и то, насколько отстанет от него второй участник гонки вооружений.
Другим активно прорабатывающимся типом гиперзвукового оружия является создание гиперзвуковых планирующих боевых блоков – глайдеров.
Гиперзвуковые планирующие летательные аппараты
Создание ГЗЛА планирующего типа рассматривалось ещё в середине XX века. В 1957 году в ОКБ Туполева были начаты работы по проектированию ударного беспилотного летательного аппарата Ту-130ДП (дальний планирующий).
Ударный беспилотный летательный аппарат Ту-130ДП
Согласно проекту, Ту-130ДП должен был представлять собой последнюю ступень баллистической ракеты среднего радиуса действия. Ракета должна была выводить Ту-130ДП на высоту 80-100 км, после чего он отделялся от носителя и переходил в планирующий полёт. В процессе полёта могло осуществляться активное маневрирование с помощью аэродинамических рулей. Дальность поражения цели должна была составлять 4000 км на скорости 10 М.
В 90-х годах XX века «НПО Машиностроения» вышло с инициативным предложением о разработке проекта спасательной ракетно-космической системы «Призыв». Предлагалось к началу 2000 годов на базе межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) УР-100НУТТХ (ничего не напоминает?), создать комплекс оказания оперативной помощи терпящим бедствие морским судам. Предполагаемая полезная нагрузка МБР УР-100НУТТХ представляла собой специальные воздушно-космические спасательные летательные аппараты СЛА-1 и СЛА-2, которые должны были нести различные спасательные средства. Расчётное время доставки аварийного комплекта должно было составлять от 15 минут до 1,5 часов, в зависимости от дальности до терпящих бедствие. Прогнозируемая точность посадки планирующих летательных аппаратов должна была составить порядка 20-30 м (вполне достаточно даже для нанесения удара неядерной боевой частью), масса полезной нагрузки 420 кг для СЛА-1 и 2500 кг для СЛА-2 (боевая часть массой 2500 кг может и авианосец потопить). Работы по проекту «Призыв» не вышли из стадии предварительной проработки, что предсказуемо, с учётом времени его появления.
Спасательные летательные аппараты СЛА-1 и СЛА-2 ракетно-космической системы «Призыв»
Гиперзвуковые планирующие боевые блоки
Другим проектом, подходящим под определение «гиперзвуковой планирующий боевой блок», можно считать концепцию управляемого боевого блока (УББ), предложенную ГРЦ им. Макеева. Управляемый боевой блок предназначался для оснащения межконтинентальных баллистических ракет и баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ). Асимметричная конструкция УББ с управлением, обеспечиваемым аэродинамическими щитками, должна была позволить в широких пределах изменять траекторию полёта, что в свою очередь обеспечивало возможность поражения стратегических объектов противника в условиях противодействия развитой эшелонированной системы ПРО. Предполагаемая конструкция УББ включала приборный, агрегатный и боевой отсеки. Система управления – предположительно инерциальная, с возможностью получения данных коррекции. Проект был продемонстрирован общественности в 2014 году, в настоящий момент его статус неизвестен.
Управляемый боевой блок ГРЦ им. Макеева
Наиболее близким к принятию на вооружение можно считать анонсированный в 2018 году комплекс «Авангард», в включающий в себя ракету УР-100Н УТТХ и гиперзвуковой планирующий управляемый боевой блок, который обозначается как «Аэробаллистическое гиперзвуковое боевое оснащение» (АГБО). Скорость полёта АГБО комплекса «Авангард» по некоторым данным составляет 27 М (9 км/с), дальность полёта межконтинентальная. Ориентировочный вес АГБО составляет порядка 3,5-4,5 тонн, длина 5,4 метра, ширина 2,4 метра.
Комплекс «Авангард» должен поступить на вооружение в 2019 году. В дальнейшем в качестве носителя АГБО может быть рассмотрена перспективная МБР «Сармат», которая предположительно сможет нести до трёх АГБО комплекса «Авангард».
АГБО комплекса «Авангард» (предполагаемый внешний облик)
В США отреагировали на сообщения о скором развёртывании гиперзвукового оружия активизацией собственных разработок в данном направлении. В настоящий момент, помимо упомянутого выше проекта гиперзвуковой крылатой ракеты X-51 Waverider, США планируют в кратчайшие сроки принять на вооружение перспективную систему гиперзвукового ракетного оружия наземного базирования – Hypersonic Weapons System (HWS).
Основой HWS должна стать универсальная управляемая маневренная планирующая гиперзвуковая боеголовка Common Hypersonic Glide Body (C-HGB), создаваемая Сандийскими национальными лабораториями министерства энергетики США для армии, ВВС и ВМС США, при участии Агентства по противоракетной обороне. В комплексе HWS гиперзвуковая боевая часть C-HGB в исполнении Block 1 будет выводиться на необходимую высоту универсальной твердотопливной ракетой наземного базирования AUR (All-Up-Round), размещаемой в транспортно-пусковом контейнере длиной около 10 м на наземной двухконтейнерной буксируемой подвижной пусковой установке. Дальность HWS должна составить порядка 3700 морских миль (6800 км), скорость не менее 8 М, скорее всего выше, поскольку для планирующих гиперзвуковых боевых блоков более характерны скорости порядка 15-25 М.
Фрагмент презентации Hypersonic Weapons System
Как предполагается, боеголовка C-HGB основана на экспериментальной гиперзвуковой боевой части Advanced Hypersonic Weapon (AHW), летные испытания которой проводились в 2011 и 2012 годах. Ракета AUR, также, возможно, основа на ракете-ускорителе, использовавшейся для пусков AHW. Развёртывание комплексов HWS планируется начать в 2023 году.
Концепт экспериментального планирующего гиперзвукового боевого блока Advanced Hypersonic Weapon
Планирующие гиперзвуковые боевые блоки разрабатывает и КНР. Существует информация о нескольких проектах – DF-ZF или DF-17, предназначенных как для нанесения ядерных ударов, так и поражения крупных хорошо защищённых надводных и наземных целей. Достоверная информация о технических характеристиках китайских планирующих ГЗЛА отсутствует. Принятие на вооружение первых китайских ГЗЛА заявлено на 2020 год.
Макет и концепт китайских планирующих ГЗЛА
Планирующие ГЗЛА и ГЗЛА с ГПВРД являются не конкурирующими, а дополняющими друг друга системами вооружений, и одно никак не заменит другое. Вопреки мнению скептиков о том, что стратегическое конвенциональное оружие не имеет смысла, США рассматривают ГЗЛА в первую очередь в неядерном оснащении для использования в рамках программы «Быстрый глобальный удар» (БГУ). В июле 2018 года заместитель министра обороны США Майкл Гриффин заявил, что в неядерной конфигурации ГЗЛА могут дать вооружённым силам США значительные тактические возможности. Использование ГЗЛА позволит наносить удары в случае наличия у потенциального противника современных средств ПВО и ПРО, позволяющих отражать атаки крылатых ракет, боевых самолетов и классических баллистических ракет малой и средней дальности.
Наведение ГЗЛА в плазменном «коконе»
Одним из любимых аргументов критиков гиперзвукового оружия является его мнимая неспособность осуществлять наведение из-за образующегося при движении на высоких скоростях плазменного «кокона», не пропускающего радиоволны и препятствующего получению оптического изображения цели. Мантра про «непроницаемый плазменный барьер» стала настолько же популярна, как миф о рассеивании лазерного излучения в атмосфере, чуть ли не через 100 метров, или иные устойчивые стереотипы.
Безусловно, проблема наведения ГЗЛА существует, но насколько она нерешаема, это уже вопрос. Особенно по сравнению с такими проблемами как создание ГПВРД или устойчивых к высоким температурным нагрузкам конструкционных материалов.
Задачу наведения ГЗЛА можно разбить на три этапа:
1. Инерциальное наведение.
2. Коррекция по данным систем глобального спутникового позиционирования, возможно применение астрокоррекции.
3. Наведение на конечном участке на цель, если эта цель подвижна (ограниченно подвижна), например, на крупный корабль.
Очевидно, что для инерциального наведения плазменный барьер не помеха, при этом надо учесть, что точность систем инерциального наведения непрерывно растёт. Инерциальная система наведения может быть дополнена гравиметром, повышающим её точностные характеристики, или другими системами, работа которых не зависит от наличия или отсутствия плазменного барьера.
Для приёма сигналов от спутниковых навигационных систем достаточно относительно компактных антенн, для обеспечения которых могут применяться те или иные инженерные решения. Например, размещение таких антенн в зонах «затенения», образуемых определённой конфигурацией корпуса, использование вынесенных теплостойких антенн или гибких протяжённых буксируемых антенн из высокопрочных материалов, впрыск хладогента в определённых точках конструкции или другие решения, а также их комбинации.
В хвостовой (донной) части быстро движущегося боевого блока возникает разряжение, в которой могут быть размещены приёмные антенны систем навигации и управления, либо такие зоны могут быть сформированы искусственно, определённой конфигурацией корпуса ГЗЛА
Возможно, такими же способами могут быть созданы окна прозрачности и для радиолокационных и оптических средств наведения. Не стоит забывать, что не имея доступа к секретной информации, обсуждать можно только уже рассекреченные, опубликованные технические решения.
Если же «открыть» обзор для радиолокационной станции (РЛС) или оптико-локационной станции (ОЛС) на гиперзвуковом носителе невозможно, то может быть применено, например, разделение ГЗЛА на конечном участке полёта. В этом случае за 90-100 км цели ГЗЛА сбрасывает блок наведения, который тормозиться парашютом или иным способом, осуществляет сканирование РЛС и ОЛС, и передаёт уточнённые координаты цели, курс и скорость её движения на основную часть ГЗЛА. Между отделением блока наведения и попаданием боевой части в цель пройдёт порядка 10 секунд, что недостаточно для поражения блока наведения или существенного изменения положения цели (корабль на максимальной скорости пройдёт не более 200 метров). Впрочем, возможно, что блок наведения придётся отделять ещё дальше, для увеличения времени на коррекцию траектории полёта ГЗЛА. Возможно, что при групповом пуске ГЗЛА будет применена схема последовательного сброса блоков наведения на разных дальностях для последовательной корректировки координат цели.
Таким образом, даже не обладая допуском к засекреченным разработкам, можно увидеть, что проблема плазменного «кокона» решаема, а с учётом анонсированных сроков принятия ГЗЛА на вооружение в 2019-2013 годах можно предположить, что, скорее всего, она уже решена.
Носители ГЗЛА, конвенциональные планирующие ГЗЛА и стратегические ядерные силы
Как уже говорилось ранее, носителями ГЗЛА с ГПВРД могут быть обычные бомбардировщики ракетоносцы, со всеми преимуществами и недостатками этого типа вооружений.
В качестве носителей гиперзвуковых планирующих боевых блоков рассматриваются твердотельные (преимущественно в США) и жидкостные (преимущественно в РФ) ракеты межконтинентальной и средней дальности, способные обеспечить планирующему ГЗЛА необходимую для разгона стартовую высоту.
Существует мнение о том, что развёртывание ГЗЛА на МБР и ракетах средней дальности (РСД) повлечёт за собой пропорциональное сокращение ядерного арсенала. Если отталкиваться от существующего договора СНВ-3, то да, но снижение численности ядерных зарядов и их носителей настолько незначительно, что на общий уровень сдерживания не окажет никакого влияния. А с учётом того, как быстро разваливаются международные договора, нет никакой гарантии, что у СНВ-3 будет продолжение, или допустимое количество ядерных зарядов и носителей в условном договоре СНВ-4 не будет увеличено, а стратегическое конвенциональное оружие не будет вынесено в отдельный пункт, особенно, если заинтересованность в нём будет и у России, и у США.
При этом, в отличие от ядерного оружия, планирующие конвенциональные ГЗЛА в составе Стратегических конвенциональных сил можно и нужно применять в локальных конфликтах, для поражения высокоприоритетных целей и осуществления акций VIP-террора (уничтожения руководства противника) без малейшего риска потерь со стороны собственных вооружённых сил.
Другим возражением является риск начала ядерной войны, возникающий при любом запуске МБР. Но этот вопрос также решаем. Например, в рамках условного СНВ-4 носители с конвенциональными БЧ должны будут базироваться на определённых, взаимно контролируемых площадках, ядерное оружие на которых развёртываться не будет.
Наилучшим вариантом было бы вообще отказаться от развёртывания планирующих ГЗЛА в ядерном оснащении. В случае начала масштабного конфликта куда эффективнее забросать противника большим количеством обычных боеголовок, с том числе с частично-орбитальной траекторией, как это возможно будет реализовано на МБР «Сармат». В условном СНВ-4 вполне можно увеличить допустимое число ядерных боеголовок до 2000-3000 единиц, а в случае резкого возрастания эффективности ПРО США выйти из этого договора и ещё больше нарастить арсенал ядерного оружия. Стратегическое конвенциональное оружие при этом можно «вывести за скобки».
При таких количествах ядерных боеголовок 15-30 «Авангардов» ничего не решат. При этом, если нет глайдеров с ядерными боеголовками, то с учётом траектории их полёта никто не перепутает запуск планирующих конвенциональных ГЗЛА с нанесением ядерного удара, соответственно не потребуется предупреждать об их применении.
Многоразовые носители ГЗЛА
Когда в компанию S7 Space перешел главный конструктор ракеты «Союз-5» Игорь Радугин, ему задали вопрос, будет ли проектируемая S7 Space ракета-носитель (РН) «Союз-5» одноразовой, на что он ответил: «Одноразовая ракета так же эффективна, как одноразовый самолет. Создавать одноразовый носитель – это даже не топтание на месте, а дорога вспять».
В статье «Многоразовые ракеты: экономное решение для Быстрого глобального удара» рассматривалась возможность применения многоразовых носителей в качестве средства выведения планирующих конвенциональных ГЗЛА. Хотелось бы добавить ещё несколько аргументов в пользу такого решения.
По сообщениям Министерства обороны РФ, бомбардировщики дальней авиации Ту-22М3 за четверо суток совершили 60 самолётовылетов для ударов по объектам «Исламского государства» в Сирии, заявил в пятницу командир авиагруппы Владимир Алесенко. «Удалённость целей от аэродрома взлёта составляет более 2000 километров, продолжительность каждого боевого полёта превышает пять часов.
Исходя из этого несложно понять, что самолёты дальней авиации делали по два вылета в сутки. Для стратегических бомбардировщиков-ракетоносцев, при радиусе действия 5000 км (что в сочетании с дальностью ГЗЛА с ГПВРД даст радиус поражения порядка 7000 км), количество вылетов в сутки сократится до одного.
К этой цифре сейчас стремятся частные аэрокосмические компании – обеспечить вылет многоразовой ракеты-носителя один раз в сутки. Увеличение количества вылетов приведёт к упрощению и автоматизации процедур подготовки и заправки, в принципе, все технологии для этого уже есть, но пока нет задач в космосе, которые требуют такой интенсивности полётов.
Исходя из вышеизложенного многоразовую РН надо рассматривать не как «возвращающуюся назад МБР», а как своего рода «вертикальный бомбардировщик», который за счёт набора высоты позволяет средствам поражения (планирующим гиперзвуковым боевым блокам) получить дальность полёта, в ином случае обеспечиваемую радиусом действия самолёта – бомбардировщика-ракетоносца и запуском средств поражения (гиперзвуковых крылатых ракет).
Не было не одного серьёзного изобретения, которое человек так или иначе не использовал бы в военных целях, и многоразовые ракеты-носители ждёт та же участь, тем более что с учётом высоты, на которую необходимо вывести планирующие ГЗЛА (предположительно порядка 100 км), конструкция РН может быть упрощена вплоть до использования только возвращаемой первой ступени, многоразового ракетного ускорителя (МРУ) «Байкал», или создания проекта «вертикального бомбардировщика» на базе проекта РН «Корона» ГРЦ им. Макеева.
Возможно, что так будет выглядеть «вертикальный бомбардировщик» – носитель планирующих конвенциональных ГЗЛА
Разработка проекта МРУ «Байкал» в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и НПО «Молния» преследовала прежде всего цель создания возвращаемого к месту старта ракетного блока первой ступени для всеазимутальной, то есть имеющей возможность запускаться под любым углом к стартовому меридиану, ракеты-носителя легкого класса. Естественно, что исходя из этого требования, чтобы избежать строительства многочисленных посадочных комплексов блока первой ступени, была выбрана самолетная схема блока, обеспечивающая возвратный полет с использованием турбореактивного двигателя. Необходимо заметить, что целевое назначение такого класса ракеты-носителя, равно как и необходимость достижения всеазимутальности, для решения каких-то целевых задач в то время не обсуждались.
Вполне подходит для выведения планирующих конвенциональных ГЗЛА?
Другим преимуществом многоразовых носителей может стать то, что их оснащение будет подразумевать только неядерные боевые блоки. Спектральный анализ факела РН при запуске и особенности траектории полёта, позволят стране, обладающей космическим элементом системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН), определить, что наносится удар не ядерным, а конвенциональным оружием.
Многоразовые носители ГЗЛА не должны конкурировать с обычными бомбардировщиками-ракетоносцами ни по задачам, ни по стоимости поражения целей, поскольку они кардинально отличаются. Бомбардировщики не могут обеспечить такую оперативность и неотвратимость удара, неуязвимость носителя, как планирующие ГЗЛА, а более высокая стоимость планирующих ГЗЛА и их носителей (даже в многоразовом варианте), не позволят обеспечить такую массированность удара, которую обеспечат бомбардировщики ракетоносцы.
Применение конвенциональных планирующих ГЗЛА
Применение конвенциональных планирующих ГЗЛА рассмотрено в статье «Стратегические конвенциональные силы».
Хочется лишь добавить ещё один сценарий применения. Если гиперзвуковые планирующие боевые блоки будут так неуязвимы для сил ПВО/ПРО противника, как считается, то конвенциональные планирующие ГЗЛА могут быть использованы как эффективное средство политического давления на враждебные государства. Например, в случае очередной провокации США или НАТО можно осуществить запуск конвенционального планирующего ГЗЛА с космодрома Плесецк по цели в Сирии через территорию наших добрых друзей – стран Прибалтики, Польши, Румынии, да и Турции тоже. Пролёт ГЗЛА через территории союзников потенциального противника, которому они не смогут воспрепятствовать, будет как пощёчина с оттягом и даст им вполне понятный намёк относительно вмешательства в дела великих держав.
Примерный маршрут нанесения удара конвенциональным планирующим ГЗЛА с космодрома Плесецк по цели в Сирии
Гиперзвуковой летательный аппарат — Википедия
Полёт ракетоплана X-15 — первого в истории ГЛА-самолёта, совершавшего суборбитальные пилотируемые космические полёты 
Посадка суборбитального ракетоплана SpaceShipOne 
Спуск космоплана X-20 в представлении художника 
Космолёт VentureStar на орбите в представлении художника 
Космолёт Rockwell X-30 на орбите в представлении художника
Космоплан X-37 на стоянке 
АКС-космолёт Skylon по проектуГиперзвуково́й лета́тельный аппара́т
Крылатый летательный аппарат, обладающий такой скоростью полёта, может планировать на значительно бо́льшие дальности, чем обычный, так как планирование становится «динамическим».
Деление летательных аппаратов на «дозвуковые», «сверхзвуковые» и «гиперзвуковые» имеет достаточно прочную физическую основу и отражает сущность явлений при взаимодействии ЛА с воздушной средой: полёт на гиперзвуковых скоростях так же принципиально отличается от полёта на сверхзвуковых, как последний от полёта на скоростях дозвуковых[1][2][3].
Реализация
В истории ГЛА были реализованы в виде нескольких испытательных самолётов, беспилотных летательных аппаратов и орбитальных ступеней-космопланов многоразовых космических кораблей (МТКК). Также существовало и существует большое количество проектов транспортных средств указанных типов, а также аэрокосмических систем (орбитальных самолётов) с гиперзвуковыми разгонными и орбитальными ступенями или одноступенчатых АКС-космолётов и пассажирских лайнеров-космопланов.
Одним из первых детальных проектов ГЛА был нереализованный проект Зенгера по созданию частично-орбитального боевого космолёта-бомбардировщика «Зильберфогель» в Нацистской Германии.
В отличие от космопланов, ввиду необходимости при создании космолётов на порядок более сложных двигательных и конструкционных технологий ни один из проектов космолётов к настоящему времени реализован не был.
Гиперзвуковые самолёты
В 1960-е годы в США была осуществлена программа разработки и полётов экспериментального самолёта-ракетоплана North American X-15, который стал первым в истории и на 40 лет единственным ГЛА-самолётом, совершавшим суборбитальные пилотируемые космические полёты. В США 13 его полётов выше 80 км, а в мире (ФАИ) — 2 из них, в которых была превышена граница космоса в 100 км, признаны суборбитальными пилотируемыми космическими полётами, а их участники — астронавтами.
Аналогичные программы в СССР и других странах.
В начале XXI века начал развиваться частный космический туризм, в русле которого возникло и развивается несколько проектов частных суборбитальных пилотируемых космических кораблей многоразового использования с космопланами, совершающими гиперзвуковой полёт на траектории подъёма и спуска. В 2004 году были совершены полёты первого из таких аппаратов SpaceShipOne компании «Virgin Galactic». Развитием программы стал SpaceShipTwo. Следующими предполагаются не доходящие до космоса суборбитальные LYNX и другие частные аппараты.
Также существуют проекты гиперзвуковых суборбитальных пассажирских авиалайнеров (напр, SpaceLiner, ZEHST) и военных транспортников быстрого реагирования.
Гиперзвуковые ступени АКС и МТКК — космопланы и космолёты
Во всех крылатых МТКК и АКС их вторая (космоплан) или единственная (космолёт) выходящая на орбиту ступень совершает гиперзвуковой полёт на траектории спуска, а в некоторых — в одно- или двухступенчатых системах с горизонтальным стартом — также и при подъёме.
В 1960-х годах и позже, в США и СССР существовали, но не были реализованы проекты орбитальных самолётов-космопланов. Проекты X-20 Dyna Soar в США и Лапоток, ЛКС в СССР предусматривали вертикальный запуск на обычных ракетах-носителях (РН) орбитальных самолётов, которые становились ГЛА только при возвращении. В нереализованном проекте АКС СССР Спираль и разгонная первая ступень (самолёт-разгонщик), и орбитальный самолёт были гиперзвуковыми и совершали горизонтальные совместный старт и раздельную посадку.
В США в 1980-х — 2000-х гг. была отработана обширная программа из более чем 100 полётов первого в истории МТКК Спейс Шаттл с орбитальным самолётом-космопланом. Аналогичный, но запускаемый на РН, космоплан СССР Буран совершил только один полёт на орбиту. Ему предшествовали испытательные суборбитальные и орбитальные полёты прототипов космопланов БОР-4 и БОР-5, также запускаемых на РН.
В 1990-х и 2000-х годах существовали, но были отменены до стадии практической реализации проекты ряда многоразовых транспортных космических систем и АКС: в России — запускаемый с обычного самолёта космоплан МАКС и космолёт РАКС, в США — одноступенчатые космолёты VentureStar с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой и NASP (Rockwell X-30) с горизонтальным стартом и посадкой, во Франции и Евросоюзе — запускаемый на РН космоплан Гермес, в Японии — запускаемый на РН космоплан HOPE (полёт на орбиту совершил его прототип HIMES) и двухступенчатый ASSTS с горизонтальным стартом и посадкой, в Германии — двухступенчатый Зенгер-2 с горизонтальным стартом и посадкой, в Великобритании — одноступенчатый HOTOL с горизонтальным стартом и посадкой, в Индии — запускаемый на РН космоплан Hyperplane и др.
В начале XXI века в России существовал, но был отменён проект частично-многоразового крылатого космического корабля Клипер, запускаемого на обычной РН.
В США продолжается проект Boeing X-37 с полётами на орбиту экспериментального космоплана, запускаемого на РН. Разрабатываются проекты: в Великобритании — одноступенчатый АКС-космолёт Skylon с горизонтальным стартом и посадкой, в Индии — запускаемый на РН космоплан-прототип одноступенчатой АКС-космолёта RLV/AVATAR с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой, в Китае — запускаемый на РН космоплан и его прототип Шэньлонг и двухступенчатый МТКК с горизонтальным стартом и посадкой и др.
Гиперзвуковые БПЛА
Проекты специальных экспериментальных беспилотных ГЛА разрабатываются и осуществляются в целях отработки возможностей создания двух- и одноступенчатых многоразовых транспортных АКС (космопланов и космолётов) следующих поколений и перспективных технологий ракетного двигателестроения (ГПВРД) и других.
Существовали доведённые до разных начальных степеней реализации проекты беспилотных ГЛА в США — Boeing X-43, России — «Холод» и «Игла», Германии — SHEFEX (прототип космоплана/космолёта), Австралии — AUSROCK и другие.
Гиперзвуковые ракеты и управляемые боевые блоки ракет
Ранее разрабатывался ряд проектов экспериментальных и боевых крылатых (например, Х-90 в СССР) и некрылатых (например, Х-45 в СССР) ракет, достигающих гиперзвуковых скоростей.
- 26 мая 2010 г. состоялось первое испытание гиперзвуковой крылатой ракеты США X-51 Waverider.
- 20 апреля 2010 г. состоялось первое испытание планирующего гиперзвукового управляемого боевого блока США проекта DARPA Falcon HTV-2.
- 18 ноября 2011 г. Минобороны США провело первое испытание планирующего гиперзвукового боевого блока другого проекта AHW[4].
- В январе 2014 г. стало известно об испытаниях имеющего скорость до 10 Маха гиперзвукового боевого блока WU-14 в КНР.
- 28 июня 2015 г. издание Washington Free Beacon опубликовало информацию о разработке и испытании в России гиперзвукового боевого блока Ю-71 (4202)[5][6][7] — первоначально боевой блок МБР «Сармат», вылившийся в самостоятельный проект (скорость до 11 Маха)[8].
- 19 февраля 2016 г. сообщено о планах размещения гиперзвуковых противокорабельных ракет «Циркон» на российском тяжёлом атомном ракетном крейсере «Пётр Великий»[9]
- «Кинжал» — базирующийся на самолётах МИГ-31 российский гиперзвуковой противокорабельный авиационно-ракетный комплекс, принят на опытное вооружение с 1 декабря 2017 г.
- Гиперзвуковая крылатая ракета БраМос-2 предполагается совместной разработкой Индией и Россией.
- 11 октября 2017 г. Украина на выставке «Зброя та безпека-2017» представила проект гиперзвуковой ракеты разработки КБ Южное[10].
Технологии и применение
ГЗЛА могут быть без двигателей или оснащаться различными типами двигательных установок:[11] жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), гиперзвуковыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ГПВРД), твердотопливными ракетными двигателями (РДТТ) (а также теоретически ядерными ракетными двигателями (ЯРД) и другими), в том числе комбинацией таких двигателей и ускорителей. То есть термин «гиперзвуковой» подразумевает способность аппарата двигаться с гиперзвуковой скоростью в воздушной среде, используя как двигатели, так и в той или иной форме воздух.
Учитывая потенциал технологии, организации по всему миру осуществляют исследования в области гиперзвукового полёта и развития ГПВРД. По всей видимости, первое применение будет иметь место для управляемых военных ракет, потому как эта область требует только самолётный режим в диапазоне высот, а не ускорение до орбитальной скорости. Таким образом, основные средства на разработки в этой области идут именно в рамках военных контрактов.
Гиперзвуковые космические системы могут иметь, а могут не иметь преимущество от использования ступеней с ГПВРД. Удельный импульс или эффективность ГПВРД теоретически составляет от 1000 до 4000 секунд, в то время как в случае ракеты эта величина на 2009 год не превышает 470 секунд[12][13], что в принципе означает гораздо более дешёвый доступ в космос. Однако этот показатель будет быстро уменьшаться вместе с ростом скорости и также будет происходить ухудшение аэродинамического качества. Существенна проблема маленького отношения тяги ГПВРД к его массе,[14] которая составляет 2, что примерно 50 раз хуже этого показателя для ЖРД. Частично это компенсируется тем, что затраты на компенсирование силы тяжести при фактически самолётном режиме несущественны, но более продолжительное нахождение в атмосфере означает бо́льшие аэродинамические потери.
Воздушное судно-авиалайнер с ГПВРД должно значительно сократить время путешествия из одной точки в другую, потенциально сделав достижимой любую точку Земли в пределах 90 минут. Однако при этом остаются вопросы по тому, смогут ли такие аппараты перевозить на себе достаточно топлива для совершения полётов на достаточно большие расстояния и смогут ли они летать на достаточной высоте, чтобы избежать связанных со сверхзвуковым полётом звуковых эффектов. Также остаются неопределёнными вопросы, связанные с общей стоимостью таких полётов и возможностью многократного использования аппаратов после гиперзвукового полёта.
Военное
[1]
Преимущества и недостатки в случае космических аппаратов
Преимущество гиперзвукового самолёта наподобие X-30 состоит в исключении или уменьшении количества транспортируемого окислителя. Например, внешний бак МТКК Спейс Шаттл на старте содержит 616 тонн жидкого кислорода (окислитель) и 103 тонн жидкого водорода (топливо). Сам космический челнок-космоплан при приземлении весит не более 104 тонн. Таким образом, 75 % всей конструкции составляет транспортируемый окислитель. Исключение этой дополнительной массы должно облегчить аппарат и, как можно надеяться, увеличить долю полезной нагрузки. Последнее можно считать основной целью изучения ГПВРД вместе с перспективой уменьшения стоимости доставки грузов на орбиту.
Но имеются определённые недостатки:
Низкое отношение тяги к весу аппарата
Жидкостный ракетный двигатель («ЖРД») отличается очень высоким показателем тяги по отношению к его массе (до 100:1 и более), что позволяет ракетам достичь высоких показателей при доставке грузов на орбиту. Напротив, отношение тяги ГПВРД к его массе составляет порядка 2, что означает увеличение доли двигателя в стартовой массе аппарата (без учета необходимости уменьшить эту величину по крайней мере в четыре раза из-за отсутствия окислителя). Вдобавок наличие нижнего предела скорости ГПВРД и падение его эффективности с ростом скорости определяет необходимость использования на таких космических системах ЖРД со всеми их недостатками.
Необходимость дополнительных двигателей для достижения орбиты
Гиперзвуковые ПВРД имеют теоретический диапазон рабочих скоростей от 5-7 М вплоть до первой космической скорости 25 М, но как показали исследования в рамках проекта X-30, верхний предел устанавливается возможностью сгорания топлива в проходящем воздушном потоке и составляет порядка 17 М. Таким образом, требуется другая дополнительная система реактивного ускорения в нерабочем диапазоне скоростей. Поскольку необходимая разница восполнения скоростей незначительна, а доля ПН в стартовой массе гиперзвукового самолёта велика, применение дополнительных ракетных ускорителей различного типа является вполне приемлемым вариантом. Оппоненты исследований ГПВРД утверждают, что любая перспективность этого типа аппаратов может проявиться лишь для одноступенчатых космических систем. Сторонники этих исследований утверждают, что варианты многоступенчатых систем с использованием ГПВРД также оправданы.
Этап возвращения
Потенциально, нижняя часть тепловой защиты гиперзвукового космического аппарата должна быть увеличена вдвое в целях возвращения аппарата на поверхность. Использование абляционного покрытия может означать его потерю после выхода на орбиту, активная теплозащита с использованием топлива в качестве хладагента требует работы двигателя для своего функционирования.
Стоимость
Сокращение количества топлива и окислителя в случае гиперзвуковых аппаратов означает увеличение доли стоимости самого аппарата в общей стоимости системы. На самом деле, стоимость одного самолёта с ГПВРД может быть очень высокой по сравнению со стоимостью топлива, потому как стоимость аэрокосмического оборудования по крайней мере на два порядка выше, чем на жидкий кислород и баки к нему. Таким образом, аппараты с ГПВРД наиболее оправданы в качестве систем многоразового использования. Может ли оборудование многократно использоваться в экстремальных условиях гиперзвукового полёта остаётся не до конца ясным — все сконструированные до сих пор системы не предусматривали возвращение и их повторное использование.
Окончательная стоимость такого аппарата является предметом интенсивного обсуждения, потому как сейчас нет четкой убеждённости в перспективности таких систем. По всей видимости, для того чтобы быть экономически оправданным, гиперзвуковой аппарат должен будет обладать бо́льшей ПН по сравнению с ракетой-носителем с той же стартовой массой.
В произведениях искусства и массовой культуре
- В фильмах
- В других медиа
- Истребитель «Mave» в японском анимационном фильме «Юкикадзе» имел режим в своем списке возможностей, называемый RAM-AIR, который, как утверждалось, был СПВРД, но по возможностям скорее соответствовал ГПВРД.
- В эпизоде «Ящик Пандоры» в телешоу «Числа» телеканала CBS разбившийся самолёт перевозил ГПВРД в качестве незадекларированного груза.
- Одна из опций выбора типа двигателя в игре Ace Combat X: Skies of Deception для самолёта с настраиваемым набором двигателей и других компонентов называется SCRAMjet.
См. также
Материалы
- ↑ Пышнов В. С. Полёт с большими докосмическими скоростями. ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 1959. — 59 с.
- ↑ Нестеренко Г. Н. Космическая авиация. М.: ВИ, 1969. — 60 с.
- ↑ Шкадов Л. М. и др. Механика оптимального пространственного движения летательных аппаратов в атмосфере. — М.: «Машиностроение», 1972. — 244 с.
- ↑ США испытали гиперзвуковую бомбу, Лента.ру (18 ноября 2011 года).
- ↑ Ю-71 — Российское новейшее гиперзвуковое маневрирующее средство доставки ядерных боеголовок // LiveInternet, 29.06.2015
- ↑ Россия испытала гиперзвуковой летательный аппарат // «Российская газета» — Проект «Русское оружие», 03.07.2015
- ↑ Объект «4202»: к берегам Америки на гиперзвуке // Свободная пресса
- ↑ Ю-71 — Российское новейшее гиперзвуковое маневрирующее средство доставки ядерных боеголовок/«Испытания Ю-71, Сирия» // Макспарк, 10.10.2015 (статья с видео программы «Военная тайна»)
- ↑ Источник: крейсер «Пётр Великий» в ходе модернизации получит гиперзвуковые ракеты (рус.). Армия и ОПК. ИТАР-ТАСС (19.02.2016). — «…крейсер получит на вооружение гиперзвуковые противокорабельные ракеты «Циркон». На данный момент ракеты проходят лётно-конструкторские государственные испытания… Параметры «Циркона» являются секретными. Открытые источники указывают, что дальность новой ракеты может составить до 400 километров, а скорость её полёта будет примерно в пять раз превышать скорость звука.». Проверено 19 февраля 2016.
- ↑ Гіперзвукова ракета України – міжнародна виставка “Зброя та безпека – 2017”
- ↑ Авиационные двигатели
- ↑ Kors, D.L. «Design considerations for combined air breathing-rocket propulsion systems.», AIAA Paper No. 90-5216, 1990.
- ↑ Varvill, R., Bond, A. A Comparison of Propulsion Concepts for SSTO Reuseable Launchers Архивная копия от 28 июня 2012 на Wayback Machine, JBIS, Vol 56, pp 108—117, 2003. Figure 8.
- ↑ Varvill, R., Bond, A. «A Comparison of Propulsion Concepts for SSTO Reuseable Launchers Архивная копия от 28 июня 2012 на Wayback Machine», JBIS, Vol 56, pp 108—117, 2003. Figure 7.
Ссылки
30.04.2019
Так может выглядеть летательный аппарат будущего, способный развивать более пяти скоростей звука
1 марта 2020 года Владимир Путин выступил с очередным посланием к Государственной думе. Центральной частью доклада стала демонстрация новейших видов вооружения, которые, по словам президента, уже в ближайшее время получит российская армия. Значительная часть (2 из 6) представленных новинок – это так называемые гиперзвуковые летательные аппараты, главной особенностью которых является способность к полету на скорости, значительно превосходящей скорость звука.
Работы над созданием гиперзвуковых ЛА активно велись в 60-е и 70-е годы прошлого века, но затем «мода» на них несколько утихла. Возрождение интереса произошло только в начале нынешнего века, когда развитие технологий позволило строить совершенные прямоточные реактивные двигатели. Сегодня интерес к полетам на гиперзвуке проявляют ученые, инженеры, авиаперевозчики. Но первыми в очереди стоят, конечно же, военные.
Что же такое гиперзвуковое оружие? Какими преимуществами оно обладает по сравнению с обычными боевыми системами? И кто находится впереди в гонке за гиперзвук?
Что такое гиперзвук, и каким он бывает?
Гиперзвуковой называют скорость, значительно — в пять и более раз — превосходящую скорость распространения звука в атмосфере. Соответственно, гиперзвуковые летательные аппараты (ГЗЛА) способны перемещаться с такой скоростью и совершать маневры, используя аэродинамические силы.
Пять скоростей звука или пять чисел Маха (5 М) – это приблизительно от 5380 км/ч до 6120 км/ч в зависимости от высоты полета. Деление летательных аппаратов на до-, сверх, и гиперзвуковые четко отражает природу явлений, возникающих при взаимодействии ЛА с набегающим воздушным потоком. Такая градация особенно важна для работы силовой установки самолета или ракеты: обыкновенный ТРД просто не может функционировать на гиперзвуке, необходим прямоточный или ракетный движок. Обычная высота полета для ГЗЛА – это диапазон от 25 до 100 км, ниже, у поверхности Земли, гиперзвуковые аппараты не используются из-за слишком большого сопротивления воздуха.
Американская гиперзвуковая КР Boeing X-51 WaveRider
Сегодня перед конструкторами стоит другая задача: создать летательные аппараты, для которых полет на гиперзвуковой скорости был бы штатным режимом, способные маневрировать, тормозить и производить посадку. Это различные космопланы (американские «Спейс Шаттлы» и советский «Буран»), гиперзвуковые самолеты (Х-15, SpaceShipOne), БПЛА (Boeing X-43). К ГЗЛА также относятся боевые управляемые блоки МБР («Авангард») и гиперзвуковые ракеты (X-51 Waverider и «Кинжал»).
Из истории данного вопроса
Первый гиперзвуковой полет совершила немецкая баллистическая ракета Фау-2. Важнейшей вехой на пути «приручения гиперзвука» стало создание в США ракетоплана Х-15, который в 1967 году смог достичь скорости 6,72 М. Этот летательный аппарат стартовал из-под крыла бомбардировщика В-52, после чего включался его собственный двигатель. Х-15 смог подниматься до высоты 107 км, то есть пересечь так называемую линию Кармана – официальную границу земной атмосферы и космического пространства. Полеты ракетоплана были прекращены в 1970 году.
Гитлеровская Фау-2. Она впервые преодолела гипезвуковой барьер
В период Холодной войны существовало много проектов, связанных с гиперзвуком, правда, практически все они так и остались на бумаге:
- Dyna-Soar – американская программа по созданию пилотируемого космического аппарата Х-20, способного выполнять разведывательные и боевые задачи. Работы над ним продолжались с 1957 по 1963 год;
- Rockwell X-30 – американский проект гиперзвукового космоплана, который создавался 80-е годы. Он должен был стать недорогим и надежным средством вывода на орбиту людей и грузов. После окончания Холодной войны проект закрыли;
- «Спираль». Советский гиперзвуковой самолет, который планировали выводить в космос с помощью специального разгонщика. В начале 70-х годов разработки были прекращены.
Гиперзвуковые проекты последних десятилетий
В 80-е и 90-е годы интерес к данной теме несколько поутих. Только в 2001 году в воздух впервые поднялся американский ГЗЛА Х-43, оснащенный прямоточным реактивным двигателем. В 2014 году ему удалось поставить рекорд, разогнавшись на высоте 33,5 тыс. метров до скорости в 11,2 тыс. км/ч (9,6 М). В 2009 году начались испытания еще одного гиперзвукового аппарата Boeing X-51A Waverider. Через несколько лет он смог достичь скорости 5,1 М на высоте 21 тыс. метров. Были и неудачи. Например, американский ГЗЛА Falcon HTV-2 сумел разогнаться до немыслимых 23 Махов, но все аппараты, построенные в рамках данного проекта, просто сгорели в атмосфере.
В разных странах реализовывались и другие программы, связанные с гиперзвуком: Россия («Холод» и «Игла»), Германия (SHEFEX), Китай (WU-14), Великобритания (Skylon), Австралия (ScramSpace). Из последних отечественных разработок также можно вспомнить космопланы МАКС и «Клипер», работы над ними также были прекращены. Сегодня к созданию гиперзвуковых летательных аппаратов все активнее подключаются частные компании. Наиболее известные примеры – SpaceShipOne и SpaceShipTwo, суборбитальные ракетопланы, предназначенные для туристических полетов.
Основные трудности, стоящие перед конструкторами
Более полувека прошло с момента первого полета ракетоплана Х-15, а серийных гиперзвуковых аппаратов как не было, так и нет. Причина этому – ряд сложнейших технических проблем, с которыми пришлось столкнуться конструкторам.
Первая и, вероятно, главная из них – это запредельный нагрев корпуса, возникающий при гиперзвуковых скоростях. Для изготовления планера и двигателей используется титан, самые совершенные сплавы, керамика, наноматериалы. Но пока это не слишком помогает: именно из-за высокого нагрева время работы большинства ГЗЛА исчисляется минутами.
Американский ракетоплан Х-15
Еще одной серьезнейшей проблемой гиперзвукового полета является двигатель. Обычный ТРД не способен работать на таких скоростях, нужны другие решения. Конечно, можно использовать ракетный движок – как на Х-15 – но он слишком сложен, дорог и неэкономен. Более всего для ГЗЛА подходит прямоточный гиперзвуковой двигатель, проблема только в том, что на скорости ниже 5 Махов он просто не запустится. Поэтому некоторые ГЗЛА оснащаются дополнительными разгонными блоками.
Конструкторы пытаются решить эту проблему, соединив в конструкции аппарата сразу несколько двигателей.
А что у нас?
Каких успехов добилась наша страна в данной области? Какое оно гиперзвуковое оружие России?
Советский Союз активно занимался исследованиями в этом направлении, но после его развала практически работы были прекращены или приостановлены. Наверстать упущенное удалось только к середине нынешнего десятилетия.
«Авангард». В апреле 2016 года в СМИ появились сообщения об успешном испытании гиперзвукового боевого блока для баллистических ракет. В Министерстве обороны РФ эту информацию комментировать отказались, и только через несколько месяцев в военном ведомстве признали наличие данного проекта. 1 марта 2020 года Путин подтвердил существование нового гиперзвукового управляемого боевого блока (УББ), который в настоящее время проходит испытания. Ему присвоено обозначение «Авангард».
Боевой блок «Авангард». Таким он показан в видеоролике Министерства обороны
По понятным причинам информации об этой системе очень мало. Известно, что она является продолжением проекта УББ 15Ф178, разработка которого началась еще в 1987 году. Боевой блок имеет биконическую конструкцию, для маневрирования по тангажу и крену используются рули и стабилизаторы. Скорость УББ на баллистической части траектории составляет 20 М. Американским аналогом российского «Авангарда» являются УББ AHW и Falcon HTV-2.
Гиперзвуковая ракета «Кинжал». Это еще одна новинка, о которой Путин рассказал во время своего выступления. Она представляет собой авиационную модификацию оперативно-тактической ракеты «Искандер», работы над которой также начались еще в советский период. Испытания «Кинжала» завершились в конце минувшего года, и сейчас этот комплекс находится на опытно-боевом дежурстве, полноценная эксплуатация начнется в 2020 году. Пока единственным носителем для данной ракеты являются истребители-перехватчики МиГ-31, а в будущем ими также планируют оснастить модернизированные ракетоносцы Ту-22М3М. Масса боевой части «Кинжала» составляет 500 кг, максимальная скорость – около 10 М.
Аэробаллистическая ракета «Кинжал» и ее носитель — истребитель МиГ-31
Противокорабельный «Циркон». Не имея возможности на равных противостоять военно-морским силам США и блока НАТО, в СССР большое внимание уделялось созданию противокорабельных ракет. Поэтому России в этой области достался огромный задел. В 2016 году в американском издании National Interest появилась информация о начале испытаний российской гиперзвуковой противокорабельной ракеты «Циркон», причем в статье подчеркивалось, что ничего подобного у США нет. Планируется, что этот боевой комплекс будет принят на вооружение уже в этом году. Дальность полета «Циркона» составляет 400 км, масса боевой части – около 400 кг, а его максимальная скорость достигает 8 Махов. Маршевый участок полета проходит на высоте 30-40 км, где меньше сопротивление воздуха.
В будущем этими ракетами планируют оснастить боевые корабли проекта «Орлан», подводные лодки «Ясень» и «Антей», а также авианесущий крейсер «Адмирал Кузнецов».
Несмотря на небывалый ажиотаж последних лет, достижения в области создания гиперзвукового оружия и транспортных средств пока очень посредственны. Вероятно, что действующий ГЗЛА мы увидим не ранее середины следующего десятилетия. России придется вкладывать серьезные ресурсы в «гиперзвуковую гонку», так как в противном случае есть риск потерять слишком много.
Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
С друзьями поделились:
Наиболее ярким примером трудности создания подобных конструкций стали советский и американский проекты «Спираль» и Boeing X-20 Dyna-Soar. В ходе этих проектов обе страны провели массу исследований, построили несколько экспериментальных летательных аппаратов и потратили много сил и времени. Тем не менее, «Спираль» и X-20 так и не полетели. Сложность, дороговизна и не вполне ясные перспективы в итоге привели к закрытию обоих проектов и изменению приоритетов потенциальных заказчиков. Для боле полного понимания той ситуации стоит немного подробнее рассмотреть «Спираль», X-20 и другие проекты более позднего времени.
Американский «истребитель»
В 1957 году США начали программу X-20 Dyna-Soar, целью которой было создание многофункционального пилотируемого орбитального самолета. В зависимости от тактической необходимости аппарат X-20 должен был проводить разведку объектов противника, наносить по ним удары или уничтожать вражеские орбитальные аппараты, в том числе и подобные ему самолеты. Вне зависимости от тактической задачи Dyna-Soar имел большое преимущество перед традиционной авиацией: существующие и перспективные зенитные системы по определению не могли сбить его. Таким образом, противнику оставалось бы только наблюдать за полетом X-20 при помощи радаров и осознавать свою беспомощность.
Уже в начале работ по проекту X-20 сформировалось две методики его возможного применения. Первая, под названием boost-glide (разгон и планирование) подразумевала вывод орбитального самолета на высоту порядка 150-160 километров над землей, после чего он переходил в планирующий полет. Поскольку во время полета по методу boost-glide скорость аппарата не должна была превышать первую космическую, он все время оставался бы на необходимом расстоянии от поверхности планеты, но при этом не рисковал улететь в космос. После вывода на нужную высоту при помощи ракеты-носителя ускорителя аппарат должен был выйти в район цели и совершить снижение до высоты около 50-60 километров. В нижней части траектории Dyna-Soar должен был проводить фотосъемку объектов или сбрасывать боевую нагрузку. Далее, имея высокую скорость самолет возвращался бы на большую высоту, хотя и меньшую в сравнении с начальной. При помощи постоянных «ныряний» в атмосферу X-20, по расчетам специалистов компании Boeing, в течение нескольких часов мог бы совершить виток вокруг Земли и сесть на аэродроме рядом с местом старта. Примечательно, что X-20 в конфигурации для полета boost-glide не планировалось оснащать двигателями. Все маневры аппарат должен был совершать исключительно за счет «обмена» высоты на скорость и обратно.
Второй вариант применения X-20 предназначался для перехвата спутников или других космических аппаратов. В таком случае после вывода на орбиту с аппаратом оставался состыкован специальный разгонный блок, позволявший ему маневрировать. Такая конфигурация давала бы Dyna-Soar возможность находиться на орбите в течение нескольких суток, маневрировать, обнаруживать и уничтожать космические аппараты противника. По окончании дежурства разгонный блок должен был давать тормозной импульс и переводить X-20 на траекторию спуска. Перехватчик на базе X-20 предполагалось оснащать радиолокационной станцией обнаружения объектов противника, а также ракетным вооружением для их уничтожения.
Изначально в конкурсе на разработку космического аппарата Dyna-Soar претендовало несколько компаний, но в итоге была выбрана фирма Boeing. В ее версии перспективный космоплан выглядел следующим образом. Аппарат длиной почти 11 метров имел треугольное крыло размахом 6,2 м. Крыло большой стреловидности располагалось непосредственно под фюзеляжем и на определенных этапах полета должно было выполнять функцию аэродинамического тормоза. Управление аппаратом во время посадки должно было осуществляться при помощи элевонов на задней кромке крыла и двух килей с рулями направления, расположенных на законцовках консолей. Интересным образом был скомпонован фюзеляж. В передней его части располагались электроника и газодинамические рули. За аппаратурным отсеком располагалась кабина пилота. Один «космолетчик» мог полностью управлять всеми системами орбитального самолета. Органы управления X-20 предлагалось делать по аналогии с обычными самолетами: ручка управления по крену и тангажу, а также педали. Управление разгонным блоков в варианте космического перехватчика планировалось осуществлять при помощи отдельной панели управления. Для спасения пилота предлагалось применять катапультируемое кресло с твердотопливным двигателем. Однако, как ни старались инженеры «Боинга», им так и не удалось обеспечить спасение на высоких скоростях, начиная с М=1,5-2. Сразу за кабиной располагался грузоотсек, в котором можно было разместить вооружение общим весом до тысячи фунтов (около 450 кг). Наконец, кормовая часть фюзеляжа отдавалась под агрегаты стыковки с разгонным блоком или ракетой-носителем.
Ввиду огромных расчетных скоростей – при полетах в атмосфере X-20 должен был разгоняться до 7-7,5 километров в секунду – конструкция планера состояла исключительно из тугоплавких металлов и сплавов. Примечательно, что защита конструкции от перегрева должна была осуществляться исключительно сбросом тепловой энергии в виде излучения. Теплопоглощающие или постепенно сгорающие материалы не предусматривались. Остекление кабины почти на всем протяжении полета закрывалось специальным обтекателем. Таким образом, пилот мог осматривать окружающую обстановку через стекла только во время посадки, когда обтекатель сбрасывался. Для посадки X-20 планировалось оснастить трехстоечным лыжным шасси.
Первый полет аппарата X-20 должен был состояться в 1964 году. Менее чем через год планировалось запустить в космос первый Dyna-Soar с пилотом на борту. Авторы проекта успели построить несколько макетов различных систем, выбрать шесть летчиков-испытателей и начать подготовку к строительству прототипа. Однако после нескольких лет споров американские военные перестали видеть необходимость в аппарате X-20. По их мнению, запуск подобного самолета был слишком сложным и дорогим. Поэтому больший приоритет получил проект орбитальной станции MOL, а затем и Skylab. Программу X-20 закрыли за бесперспективностью. Часть технологий впоследствии была использована при разработке новых многоразовых космических аппаратов.
Советская «Спираль»
Примерно одновременно с закрытием проекта Dyna-Soar на другой стороне планеты только-только начались активные работы по похожему проекту. В то же время, советские конструкторы из ОКБ А.И. Микояна под руководством Г.Е. Лозино-Лозинского избрали немного другой путь доставки боевого орбитального самолета на рабочую высоту. Вместо ракеты-носителя, дорогой в производстве, одноразовой и требующей сравнительно сложные стартовые сооружения, было предложено использовать специальный самолет-разгонщик. Он должен был поднимать орбитальный аппарат на определенную высоту, разгонять его до гиперзвуковой скорости и сбрасывать. Далее орбитальный самолет при помощи дополнительного ракетного ускорителя выводился на рабочую высоту, где мог выполнять свою задачу. Таким образом, из всей системы «Спираль» одноразовым был лишь ускоритель орбитального аппарата. Все остальные элементы комплекса в целости и сохранности возвращались обратно и могли использоваться снова.
Несмотря на то, что главной частью комплекса «Спираль» был орбитальный самолет, наибольший интерес представляет именно самолет-разгонщик. Он должен был совершать гиперзвуковой полет в земной атмосфере, что и является главной его «изюминкой». Гиперзвуковой самолет-разгонщик (ГСР), также известный под индексом «50-50» должен был обеспечивать подъем на высоту около 30 километров и предварительный разгон орбитального самолета с его ускорителем. Конструктивно «50-50» представлял собой бесхвостку длиной 38 метров с треугольным крылом переменной стреловидности размахом 16,5 м и шайбами килей на концах консолей. Для правильного обтекания крыло имело развитые наплывы, доходившие до самого носа фюзеляжа и имевшие стреловидность порядка 80°. Примерно на двух третях от длины самолета этот параметр резко менялся и далее передняя кромка крыла имела стреловидность в 60°. Заостренный в носовой части фюзеляж постепенно расширялся и в хвостовой части представлял собой конструкцию с сечением, близким к прямоугольному. В хвостовой части фюзеляжа планировалось разместить блок из четырех двигателей, воздухозаборники которых располагались на нижней поверхности несущего фюзеляжа, немного позади точки изменения стреловидности.
Особого внимания стоят двигатели ГСР. Для оснащения самолета конструкторскому бюро А.М. Люльки была заказана разработка новых турбореактивных двигателей, работающих на жидком водороде. Такое топливо было выбрано по причине возможности дополнительного охлаждения лопаток двигателя. Благодаря такой особенности, ТРД традиционной схемы мог работать на больших скоростях и выдавать большую мощность без риска повредить конструкцию. Кроме того, для оптимизации скорости воздуха на входе в заборное устройство нижняя поверхность фюзеляжа была специальным образом спрофилирована. В результате всех этих мер перспективные двигатели должны были выдавать по 17,5-18 тонн тяги каждый и обеспечивать комплексу «Спираль» в сборе скорость полета порядка 6М.
К сожалению, создание новых водородных двигателей сильно затянулось. В итоге на определенном этапе программы «Спираль» началось создание керосинового ТРД с приемлемыми параметрами тяги и расхода топлива. Однако в «керосиновой» конфигурации самолет «50-50» уже не мог бы разгоняться до скорости, в шесть раз превышающей скорость звука. Без использования водородного топлива его скорость падала почти в полтора раза. Стоит отметить, по расчетам конструкторов, имевшиеся на то время материалы и технологии могли обеспечить полет на обеих скоростях, поэтому основной проблемой в создании полноценного гиперзвукового самолета оставались именно двигатели.
Строительство прототипа ГСР изначально планировалось на начало семидесятых. Однако ряд нерешенных проблем технологического и конструкционного характера сначала привел к пересмотру сроков, а затем и к закрытию проекта. До конца семидесятых продолжались работы по различным элементам проекта «Спираль». В первую очередь особого внимания удостоился сам орбитальный самолет, для отработки технологий и конструкции которого было создано и испытано несколько экспериментальных аппаратов. Тем не менее, проблемы с гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, а затем и изменение приоритетов в развитии многоразовых космических систем привело к закрытию всей программы.
Время успехов
Похоже, все усилия, вложенные сверхдержавами в проекты гиперзвуковых летательных аппаратов, со временем начали приносить первые плоды. Так, в восьмидесятых годах КБ «Факел» и ЦИАМ совместно работали над прямоточным реактивным двигателем для перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Полноценные испытания такого двигателя на земле были просто невозможны, поэтому пришлось создавать летающую лабораторию «Холод». Основой этой системы стали зенитные ракеты 5В28, взятые с ЗРК С-200В и подходившие по скорости полета. При изготовлении летающей лаборатории с исходной ракеты демонтировалась боевая часть, а на ее место устанавливался блок системы «Холод». Кроме того, в состав комплекса пришлось включить специально разработанную машину-топливозаправщик, предназначенную для работы с жидким водородом.
В состав блока входил топливный бак для жидкого водорода, топливопроводы, система управления и гиперзвуковой прямоточный двигатель Э-57. Из-за особенностей конструкции этот двигатель мог работать только на высотах не менее 15 километров и на скоростях в пределах М=3,5-6,5. Модуль «Холод» нес в себе сравнительно небольшое количество топлива, рассчитанное на 60-80 секунд полета, в зависимости от режима. Все испытательные полеты «Холода» проходили по одной и той же схеме: производился запуск ракеты, которая разгоняла модуль до скорости включения прямоточного двигателя, после чего, в зависимости от программы полета, происходил его запуск. С 1991 по 1999 год было проведено в общей сложности семь пробных полетов, в трех из которых прямоточный двигатель работал в соответствии с заложенной программой. Максимальная продолжительность полета с включенным двигателем составила 77 секунд, причем после анализа данных телеметрии стало ясно, что двигатель сохранял работоспособность и после выработки всего запаса топлива.
Еще одним, возможно, успешным отечественным проектом стала тема ГЭЛА (Гиперзвуковой экспериментальный летательный аппарат) или Х-90. Известно, что этот проект создавался в МКБ «Радуга» в конце восьмидесятых и после неоднократно демонстрировался на различных авиационных выставках. При этом имеются данные о прекращении работ по проекту еще в 1992 году, т.е. до первого показа широкой публике. Аппарат ГЭЛА представлял собой крылатую ракету с раскладным треугольным крылом и фюзеляжем, почти полностью отданным под прямоточный двигатель. По-видимому, для обеспечения требуемого течения воздуха на входе в воздухозаборник ракету оснастили специфическим клиновидным носовым обтекателем. При стартовой массе около 15 тонн ракета Х-90, вероятно, могла бы разгоняться до скорости не менее М=4,5. До сих пор нет никаких достоверных сведений о результатах проекта ГЭЛА. Согласно некоторым источникам, опытная крылатая ракета еще в конце восьмидесятых впервые была сброшена с самолета, а немного позже совершила свой первый гиперзвуковой полет. Тем не менее, пока нет проверенного и достойного внимания подтверждения этому.
За рубежом создание новых гиперзвуковых летательных аппаратов шло примерно с тем же темпом, что и в нашей стране, причем особых успехов до определенного времени не было. «Переломным» стал проект Boeing X-43. Внешне этот летательный аппарат в некотором роде напоминал российский ГЭЛА. По причине использования прямоточного воздушно-реактивного двигателя снова понадобилось применить носовой обтекатель, оптимизирующий поток перед воздухозаборником. В хвостовой части X-43 имел два небольших крыла-стабилизатора и два киля. В июне 2001 году этот гиперзвуковой беспилотник совершил свой первый полет, оказавшийся неудачным. Из-за проблем с системой управления аппарат был уничтожен по команде с земли. Второй полет прошел штатно, а в третьем, в ноябре 2004-го года, беспилотник установил рекорд, разогнавшись до скорости порядка 11200 километров в час – около М=9,5-9,6.
Boeing X-43
Boeing X-51
Развитием проекта X-43 стала ракета X-51. Она создается с заделом на будущее и в перспективе должна стать одним из основных вооружений американской стратегической авиации. Эта крылатая ракета повторяет часть элементов облика предыдущих гиперзвуковых летательных аппаратов, однако имеет менее широкий фюзеляж. По официальным данным, ракета X-51 должна иметь возможность полета со скоростью порядка М=6-7. Такие скорости требуются для возможного использования в системе т.н. быстрого глобального удара. В конце мая 2010 года X-51 впервые отправилась в полет. Почти вся программа полета была выполнена успешно, однако в конце испытателям пришлось отдать команду на самоуничтожение из-за неполадок в некоторых системах ракеты. Второй и третий запуски – весной 2011-го и летом 2012-го – вообще не увенчались успехом. Прямо сейчас, в начале 2013 года, сотрудники Boeing готовят четвертый испытательный пуск, который станет решающим в дальнейшей судьбе программы. Если ракета выполнит, как минимум, часть запланированной программы, то работы продолжатся. В случае неудачного запуска проект, вероятно, закроют.
Секрет их неудачи
Как видим, после легендарного X-15 количество успешных проектов гиперзвуковых летательных аппаратов можно пересчитать по пальцам одной руки. При этом со времени суборбитальных полетов американского ракетоплана прошло уже полвека. Попробуем разобраться с имеющимися проблемами и их причинами.
Прежде всего необходимо вспомнить вопрос стоимости. Достижение новых вершин, которыми в данном случае являются гиперзвуковые скорости, всегда требует вложений сил времени и – главное – денег. Именно в финансирование в итоге упираются все передовые разработки, в том числе и в гиперзвуковой отрасли. Кроме того, с финансированием прямо связаны почти все другие проблемы развития подобной техники.
Второй вопрос, пожалуй, самый объемный и сложный. Это – технологии. Главной проблемой при создании ракетоплана X-15 и всех последующих гиперзвуковых аппаратов было создание и освоение производства новых термостойких сплавов. К примеру, некоторые участки внешней поверхности X-15 во время этапов прогревались до 600-650 градусов. Соответственно, летающая с еще большими скоростями ракета X-51 должна иметь более стойкие к нагреву элементы конструкции. На примере проекта «50-50» также можно увидеть сложность создания силовой установки для гиперзвукового самолета. Первоначально предполагалось оснастить этот самолет ТРД на водородном топливе, но сложность создания такого двигателя, тем более предназначенного для работы на гиперзвуковых скоростях, в итоге заставила отказаться от него и вернуться к привычной «керосиновой» системе. После такого перехода максимальная скорость ГСР значительно упала, что соответствующим образом должно было сказаться на всех характеристиках комплекса «Спираль».
Отдельно от технологий в целом стоит остановиться на электронике. Вполне очевидно, что человеческая реакция попросту недостаточна для эффективного управления гиперзвуковым летательным аппаратом, летящим на крейсерской скорости. Поэтому большая часть задач, например, стабилизация в полете, должна быть возложена на автоматику, которая сможет одновременно анализировать массу параметров и выдавать команды системе управления. Необходимо отметить, что в нынешней ситуации с бурным развитием цифровых технологий подобная система автоматического управления летательным аппаратом уже не представляет собой сверхсложную задачу. Кроме того, в будущем возможно создание полностью автономных систем, которые смогут не только выполнять поставленную заранее задачу, но и адаптировать свои действия под текущую обстановку.
Прямым следствием создания таких систем может стать выведение из комплекса самой хрупкой и ненадежной ее части – человека. В то же время, появления полностью автономных систем ждут не только ученые, занимающиеся созданием гиперзвуковых летательных аппаратов. Искусственный интеллект уже не первое десятилетие является мечтой множества людей, но пока отдельные подвижки в этой области не позволяют надеяться на скорейшее создание полностью автономного компьютера, способного заменить человека. Что касается управления с удаленного пульта, то такой способ убрать человека с борта аппарата выглядит не слишком реалистичным. При полете на гиперзвуковых скоростях воздух вокруг аппарата может разогреваться до состояния плазмы и экранировать все радиосигналы. Таким образом, беспилотник на крейсерском режиме не сможет получать команды оператора или отправлять ему какую-либо информацию. В результате управление возможно только двумя способами: человек на борту или полностью автономная система, возможности которой полностью соответствуют предъявляемым задачам. Нужно ли говорить, что в настоящее время наибольшим потенциалом по адаптации к обстановке обладает человек и электроника пока не может соревноваться с ним на равных?
Наконец, инфраструктура. Летательный аппарат проекта X-20 требовал создания специального космодрома, с которого он мог бы взлетать при помощи ракеты-носителя. Конечно, для него можно было бы выделить отдельную стартовую площадку, но возможное военное применение имело бы совершенно непотребный вид. Во-первых, для обеспечения должного уровня защиты от космических аппаратов противника потребовалось бы держать на дежурстве несколько Dyno-Soar одновременно. Это достаточно дорого и небезопасно из-за того, что заправленные ракеты-носители будут стоять на стартовой площадке, открытые всем ветрам и прочим неприятным метеорологическим явлениям. Во-вторых, дабы не наносить ущерб другим космическим программам, не получится просто выделить одну-две стартовые площадки из существующих. Придется строить новые сооружения, достаточно уязвимые для ударных средств противника. Наконец, в ряде случаев, например при противоракетной обороне, «космические истребители» могут не успеть выйти на рубеж перехвата и пропустить несколько боевых блоков вражеских ракет. К этим всем проблемам также стоит прибавить дороговизну самой программы, строительства аппаратов и инфраструктуры для них, а также высокую стоимость постоянного дежурства.
Советский разгонный самолет «50-50» в этом плане был бы немного более удобным. При использовании керосина он не требовал бы какого-то особого топливного оборудования аэродрома. Однако водородный вариант самолета-разгонщика уже не смог бы функционировать без наличия на аэродроме соответствующей заправочной техники, топливного комплекса и т.п. систем, предназначенных для работы со сжиженным водородом. Проекты наподобие американских X-43 и X-51, насколько известно, менее требовательны к специальному оборудованию. Во всяком случае, пока они были на стадиях испытаний, аэродромы, на которых проводилась подготовка к пробным пускам, серьезно не модернизировались. В то же время, реальное использование серийной ракеты на базе X-51 может потребовать определенных изменений в инфраструктуре военных баз, но пока нельзя сказать, какими они будут.
В общем, быстрому развитию гиперзвуковых летательных аппаратов мешают объективные причины. Прогресс, сложный сам по себе, затрудняется рядом характерных для этого вида техники проблем. Поэтому в ближайшие годы точно не стоит ждать появления гиперзвукового летательного аппарата, полностью пригодного к практическому применению. В последнее время ходят слухи, что в середине текущего 2013 года российские военные и инженеры начнут испытания некоего нового летательного аппарата, способного перемещаться с гиперзвуковыми скоростями. Какие-либо подробные сведения об этом проекте, равно как и сам факт его существования, пока официально не оглашались. Если же эти слухи соответствуют действительности, то все равно в течение нескольких следующих лет проект будет сугубо научным и экспериментальным. Появление первых серийных гиперзвуковых летательных аппаратов, имеющих практически применимые возможности, стоит отнести к периоду после 2020 года или даже позже.
По материалам сайтов:
http://astronautix.com/
http://ntrs.nasa.gov/
http://buran.ru/
http://testpilot.ru/
http://aviationweek.com/
http://globalsecurity.org/
http://airwar.ru/
Гиперзвуковые самолёты: техническая революция?
О гонке вооружений в данной сфере говорить пока рано — на сегодняшний день это гонка технологий. Гиперзвуковые проекты еще не вышли за рамки ОКР: пока в полет отправляются в основном демонстраторы. Их уровни технологической готовности по шкале DARPA находятся в основном на четвертой-шестой позиции (по десятибалльной шкале).
Впрочем, говорить о гиперзвуке как о некой технической новинке не приходится. Боевые блоки МБР входят в атмосферу на гиперзвуке, спускаемые аппараты с космонавтами, космические шаттлы — это тоже гиперзвук. Но полет на гиперзвуковых скоростях при схождении с орбиты — вынужденная необходимость, и длится он недолго. Мы же будем говорить о летательных аппаратах, для которых гиперзвук — штатный режим применения, и без него они не смогут проявить свое превосходство и показать свои возможности и мощь.
Стремительный разведчик
SR-72 — перспективный американский летательный аппарат, который может стать функциональным аналогом легендарного SR-71 — сверхзвукового и сверхманевренного разведчика. Главное отличие от предшественника — отсутствие пилота в кабине и гиперзвуковая скорость.
Удар с орбиты
Речь пойдет о гиперзвуковых маневрирующих управляемых объектах — маневрирующих боевых головках МБР, гиперзвуковых крылатых ракетах, гиперзвуковых БПЛА. Что, собственно, мы понимаем под гиперзвуковыми летательными аппаратами? Прежде всего имеются в виду следующие характеристики: скорость полета — 5−10 М (6150−12 300 км/ч) и выше, охватываемый рабочий диапазон высот — 25−140 км. Одно из самых привлекательных качеств гиперзвуковых аппаратов — это невозможность надежного слежения средствами ПВО, поскольку объект летит в плазменном облаке, непрозрачном для радиолокаторов. Стоит отметить также высокие маневренные возможности и минимальное время реакции на поражение. Например, гиперзвуковому аппарату требуется всего час после схода с орбиты ожидания для поражения выбранной цели.
Проекты гиперзвуковых аппаратов не раз разрабатывались и продолжают разрабатываться в нашей стране. Можно вспомнить Ту-130 (6 М), самолет «Аякс» (8−10 М), проекты высотно-скоростных гиперзвуковых самолетов ОКБ им. Микояна на углеводородном топливе в разных вариантах применения и гиперзвукового самолета (6 М) на двух видах топлива — водороде для больших скоростей полета и керосине для меньших.
Разрабатываемая в США гиперзвуковая ракета Boeing X-51A Waverider
Оставил свой след в истории инженерной мысли проект ОКБ им. Микояна «Спираль», в котором возвращаемый воздушно-космический гиперзвуковой самолет выводился на орбиту ИСЗ гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, а после выполнения боевых задач на орбите возвращался в атмосферу, выполнял в ней маневры также на гиперзвуковых скоростях. Наработки по проекту «Спираль» были использованы в проектах БОР и космического челнока «Буран». Есть официально не подтвержденные сведения о созданном в США гиперзвуковом самолете «Аврора». Все о нем слышали, но никто его ни разу не видел.
«Циркон» для флота
17 марта 2016 года стало известно, что Россия официально приступила к испытаниям гиперзвуковой противокорабельной крылатой ракеты (ПКР) «Циркон». Новейшим снарядом будут вооружены АПЛ пятого поколения («Хаски»), также ее получат надводные корабли и, конечно, флагман российского флота «Петр Великий». Скорость 5−6 М и дальность действия не менее 400 км (это расстояние ракета преодолеет за четыре минуты) существенно осложнят применение мер противодействия. Известно, что ракета будет использовать новое топливо Децилин-М, которое увеличивает дальность полета на 300 км. Разработчик ПКР «Циркон» — НПО Машиностроения, входящее в состав «Корпорации «Тактическое ракетное вооружение»». Появления серийной ракеты можно ожидать к 2020 году. При этом стоит учесть, что Россия имеет богатый опыт в создании высокоскоростных противокорабельных крылатых ракет, таких как серийная ПКР П-700 «Гранит» (2,5 М), серийная ПКР П-270 «Москит» (2,8 М), на смену которым и поступит новая ПКР «Циркон».
Крылатый удар
Беспилотный гиперзвуковой планирующий самолет, разрабатывавшийся в КБ Туполева в конце 1950-х годов, должен был представлять собой последнюю ступень ракетной ударной системы.
Хитроумная боеголовка
Первая информация о запуске изделия Ю-71 (так оно обозначено на Западе) на околоземную орбиту ракетой РС-18 «Стилет» и его возвращении в атмосферу появилась в феврале 2015 года. Запуск был произведен с позиционного района Домбровского соединения 13-й ракетной дивизией РВСН (Оренбургская область). Сообщается также, что к 2025 году дивизия получит 24 изделия Ю-71 для оснащения уже новых ракет «Сармат». Изделие Ю-71 в рамках проекта 4202 создавалось также НПО Машиностроения с 2009 года.
Изделие представляет собой сверхманевренную боеголовку ракеты, совершающую планирующий полет на скорости 11000 км/ч. Она может выходить в ближний космос и оттуда поражать цели, а также нести ядерный заряд и быть оснащенной системой РЭБ. В момент входа «нырком» в атмосферу скорость может составлять 5000 м/с (18000 км/ч) и по этой причине Ю-71 имеет защиту от перегрева и перегрузок, причем может легко менять направление полета и при этом не разрушается.
Элемент планера гиперзвукового оружия, которое так и осталось проектом
Длина самолета должна была составить 8 м, размах крыльев — 2,8 м.
Изделие Ю-71, обладая высокой маневренностью на гиперзвуковой скорости по высоте и по курсу и летая не по баллистической траектории, становится недостижимым для любой системы ПВО. К тому же боеголовка является управляемой, благодаря чему имеет очень высокую точность поражения: это позволит использовать ее также в неядерном высокоточном варианте. Известно, что в течение 2011−2015 годов было произведено несколько запусков. На вооружение изделие Ю-71, как полагают, будет принято в 2025 году, и им будет оснащаться МБР «Сармат».
Подняться ввысь
Из проектов прошлого можно отметить ракету Х-90, которая была разработана МКБ «Радуга». Проект ведет свое начало с 1971 года, он был закрыт в тяжелом для страны 1992 году, хотя проведенные испытания показали хорошие результаты. Ракета неоднократно демонстрировалась на авиакосмическом салоне МАКС. Несколько лет спустя проект реанимировали: ракета получила скорость 4−5 М и дальность действия 3500 км с запуском с носителя Ту-160. Демонстрационный полет состоялся в 2004 году. Предполагалось вооружить ракету двумя отделяемыми боеголовками, размещенными по бокам фюзеляжа, однако на вооружение снаряд так и не поступил.
Гиперзвуковая ракета РВВ-БД была разработана ОКБ «Вымпел» им И.И. Торопова. Она продолжает линию ракет К-37, К-37М, находящихся на вооружении МиГ-31 и МиГ-31БМ. Ракетой РВВ-БД будут также вооружаться гиперзвуковые перехватчики проекта ПАК ДП. По заявлению руководителя КТРВ Бориса Викторовича Обносова, сделанному на МАКСе 2015 года, ракета начала выпускаться серийно и первые ее партии сойдут с конвейера уже в 2016 году. Ракета весит 510 кг, имеет осколочно-фугасную боевую часть и будет в широком диапазоне высот поражать цели на дальностях 200 км. Двухрежимный РДТТ позволяет ей развивать гиперзвуковую скорость 6 М.
SR-71
Сегодня этот самолет, давно снятый с вооружения, занимает заметное место в истории авиации. На смену ему идет гиперзвук.
Гиперзвук Поднебесной
Осенью 2015 года Пентагон сообщил, и это было подтверждено Пекином, что Китай успешно провел испытания гиперзвукового маневрирующего ЛА DF-ZF Ю-14 (WU-14), который был запущен с полигона Учжай. Ю-14 отделился от носителя «на краю атмосферы», а затем планировал на цель, расположенную в нескольких тысячах километров на западе Китая. За полетом DF-ZF следили американские разведывательные службы, и по их данным аппарат маневрировал со скоростью 5 М, хотя потенциально его скорость может достигать и 10 М. Китай заявил, что он решил проблему гиперзвукового ВРД для подобных аппаратов и создал новые легкие композитные материалы для защиты от кинетического нагрева. Представители КНР также сообщили, что Ю-14 способен прорвать систему ПВО США и нанести глобальный ядерный удар.
Проекты Америки
В настоящее время «в работе» в США находятся различные гиперзвуковые летательные аппараты, которые проходят летные испытания с той или иной долей успеха. Начало работ по ним было положено еще в начале 2000-х, и на сегодня они находятся на разных уровнях технологической готовности. Недавно разработчик гиперзвукового аппарата Х-51А компания «Боинг» заявила, что Х-51А будет принят на вооружение уже в 2017 году.
Среди реализуемых проектов у США имеются: проект гиперзвуковой маневрирующей боеголовки AHW (Advanced Hypersonic Weapon), гиперзвуковой ЛА Falcon HTV-2 (Hyper-Sonic Technology Vehicle), запускаемый с помощью МБР, гиперзвуковой ЛА Х-43 Hyper-X, прототип гиперзвуковой крылатой ракеты Х-51А Waverider компании «Боинг», снабженный гиперзвуковым ПВРД с сверхзвуковым горением. Также известно, что в США ведутся работы по гиперзвуковому БЛА SR-72 компании Lockheed Martin, которая только в марте 2016 года заявила официально о своих работах по этому изделию.
Космическая «спираль»
Гиперзвуковой самолет-разгонщик, разрабатывавшийся по проекту «Спираль». Также предполагалось, что в систему будет входить военный орбитальный самолет с ракетным ускорителем.
Первое упоминание о беспилотнике SR-72 относится к 2013 году, когда Lockheed Martin сообщила, что на смену разведчику SR-71 будет разрабатывать гиперзвуковой БЛА SR-72. Он полетит со скоростью 6400 км/ч на рабочих высотах 50−80 км вплоть до суборбитальных, будет иметь двухконтурную двигательную установку с общим воздухозаборником и сопловым аппаратом на основе ТРД для разгона со скорости 3 М и гиперзвукового ПВРД со сверхзвуковым горением для полета со скоростями более 3 М. SR-72 будет выполнять разведывательные задачи, а также наносить удары высокоточным оружием «воздух-поверхность» в виде легких ракет без двигателя — он им и не потребуется, так как хорошая стартовая гиперзвуковая скорость уже имеется.
К проблемным вопросам SR-72 специалисты относят выбор материалов и конструкции обшивки, способных выдержать большие тепловые нагрузки от кинетического нагрева при температурах 2000 °C и выше. Также потребуется решить проблему отделения оружия из внутренних отсеков при гиперзвуковой скорости полета 5−6 М и исключить случаи потери связи, которые неоднократно наблюдались при испытаниях объекта HTV-2. Корпорация Lockheed Martin заявила, что размерность SR-72 будет сопоставима с размерностью SR-71 — в частности, длина SR-72 составит 30 м. На вооружение, как предполагается, SR-72 поступит в 2030 году.
30.04.2019
Несмотря на то, что Холодная война уже давно закончилась, мир не стал безопаснее. Опасности нынешнего века исходят не только от террористических группировок, отношения между ведущими мировыми державами также оставляют желать лучшего. Россия шантажирует США «радиоактивным пеплом», а американцы окружают Россию системой ПРО, закладывают новые стратегические подлодки и проводят испытания противоракет. Все чаще высокопоставленные чиновники и многозвездные генералы обеих стран заявляют о создании новых видов стратегического оружия и модернизации старых. Одним из направлений новой гонки вооружений стала разработка гиперзвуковых летательных аппаратов, которые можно использовать как эффективное средство доставки ядерных зарядов.
Недавно появилась информация об испытаниях в России нового гиперзвукового беспилотного летательного аппарата Ю-71 с уникальными характеристиками. Новость была замечена в зарубежной прессе, она крайне скудна, и о перспективном комплексе мы не узнали практически ничего. В российских источниках информация еще боле скупа и противоречива, и чтобы в общих чертах понять, что может представлять собой новое оружие Ю-71, нужно вспомнить, для чего вообще военные использовали гиперзвук.
История гиперзвуковых аппаратов
Гиперзвук — далеко не новое направление развития средств нападения. Создание летательных аппаратов со скоростью в несколько раз превышающую скорость звука (более 5 Махов) началось еще в гитлеровской Германии, в самом начале ракетной эры. Эти работы получили мощный толчок после начала ядерной эпохи и шли в нескольких направлениях.
В разных странах стремились создать устройства, способные развивать гиперзвуковую скорость, были попытки создания гиперзвуковых крылатых ракет, а также суборбитальных летательных аппаратов. Большая часть подобных проектов закончилось безрезультатно.
В 60-е годы прошлого столетия в США начались разработки проекта гиперзвукового самолета North American X-15, который мог бы совершать суборбитальные полеты. Тринадцать из его полетов были признаны суборбитальными, их высота превысила 80 километров.
В Советском Союзе был похожий проект под названием «Спираль», который, правда, так и не был воплощён в жизнь. По замыслу советских конструкторов, реактивный самолет-разгонщик должен был достигать гиперзвуковой скорости (6 М), а затем с его спины взлетал суборбитальный аппарат, снабженный ракетными двигателями. Этот аппарат планировали использовать главным образом в военных целях.
Работы в этом направлении ведутся сегодня и частными компаниями, которые планируют использовать подобные аппараты для суборбитального туризма. Однако эти разработки идут уже на современном уровне развития технологий и, скорее всего, закончатся успешно. Сегодня для обеспечения высокой скорости подобных аппаратов часто используют прямоточные воздушно-реактивные двигатели, что позволит сделать использование подобных самолетов или беспилотников сравнительно дешевым.
В этом же направлении продвигается и создание крылатых ракет с гиперзвуковой скоростью. В США развивается правительственная программа Global Prompt Strike (быстрый или молниеносный глобальный удар), которая направлена на обретение возможности наносить в течение одного часа мощный неядерный удар по любой точке планеты. В рамках этой программы разрабатываются новые гиперзвуковые аппараты, способные как нести ядерный заряд, так и обходиться без него. В рамках Global Prompt Strike продвигаются нескольких проектов крылатых ракет с гиперзвуковой скоростью, но похвастать серьезными достижениями в этом направлении американцы пока не могут.
Подобные проекты разрабатываются и в России. Самой быстрой крылатой ракетой, принятой на вооружение, является противокорабельная ракета Brahmos, созданная совместно с Индией.
Если говорить о космических аппаратах, развивающих гиперзвуковую скорость, то следует вспомнить космические корабли многоразового использования, которые развивают во время спуска скорость во много раз больше скорости звука. К подобным кораблям относятся американские шаттлы и советский «Буран», но время их, скорее всего, уже прошло.
Если мы говорим о беспилотных гиперзвуковых летательных аппаратах, то следует отметить гиперзвуковые боевые блоки, которые являются боевой частью баллистических ракетных комплексов. По сути, это боеголовки, способные маневрировать на гиперзвуковых скоростях. Их еще часто называют глайдерами за способность планировать. Сегодня известно о трех странах, в которых ведут работы над подобными проектами — это Россия, США и Китай. Считается, что именно КНР является лидером в данном направлении.
Американский гиперзвуковой боевой блок AHW (Advanced Hypersonic Weapon) прошел два испытания: первое успешно (2011 год), а во время второго ракета взорвалась . По информации некоторых источников, глайдер AHW может развивать скорость до 8 Махов. Разработка этого аппарата проводится в рамках программы Global Prompt Strike.
В 2014 году Китай провел первые успешные испытания нового гиперзвукового аппарата-глайдера WU-14. Есть данные, что этот боевой блок может развивать скорость около 10 Махов. Его можно устанавливать на различные типы китайских баллистических ракет, кроме того, есть информация, что Пекин активно работает над созданием собственного гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя, который можно будет использовать для создания аппаратов, запускаемых с самолетов.
Российским ответом на разработки стратегических конкурентов должен стать аппарат Ю-71 (проект 4202), который был испытан в начале нынешнего года.
Ю-71: что известно на сегодняшний день
В середине 2020 года большой резонанс вызвала статья в американском издании The Washington Free Beacon. По словам журналистов, в феврале 2020 года в России было проведено испытание нового гиперзвукового летательного аппарата Ю-71 военного назначения. В материале сообщалось, что российский аппарат может развивать скорость до 11 тысяч км/час, а также маневрировать на траектории спуска. Такие характеристики делают его практически неуязвимым для любых современных средств ПРО.
Ю-71 тоже называют глайдером. Запуск его произошел на околоземной орбите, а доставила его туда межконтинентальная баллистическая ракета SS-19 «Стилет» (УР-100 Н). Она стартовала из района дислокации Домбаровского соединения РВСН. По информации того же издания, именно это воинское соединение будет вооружено подобными боевыми блоками-глайдерами до 2025 года.
Эксперты считают, что Ю-71 – это часть сверхсекретного российского проекта 4202, связанного с разработкой нового стратегического оружия, который стартовал в 2009 году. Информации о новом боевом блоке очень мало (что вполне понятно), называется лишь скорость и способность маневрировать на завершающем этапе траектории. Однако даже с такими характеристиками Ю-71 уже не страшны любые средства противоракетной обороны наших дней.
В российском Генеральном штабе еще в 2004 году заявляли, что испытан летательный аппарат, способный развивать гиперзвуковую скорость, совершая при этом маневры как по высоте, так и по курсу. С этим временем совпадает запуск с полигона на Байконуре МБР УР-100Н УТТХ по цели на полигоне Кура.
В 2011 году появилась информация об испытательном запуске баллистической ракеты со специальным оснащением, способным преодолевать современные и перспективные системы ПРО. Вероятно, новым боевым блоком будет оснащена одна из перспективных российских баллистических ракет, чаще всего называется новая ракета «Сармат» (МБР РС-28).
Дело в том, что подобные боевые блоки имеют сравнительно большую массу, поэтому устанавливать их лучше на мощные носители, способные нести сразу несколько Ю-71.
По скудной информации из российских источников, разработкой проекта 4202 занимается НПО Машиностроения в подмосковном городе Реутов. Кроме того, в прессе сообщалось о техническом перевооружении ПО «Стрела» (г. Оренбург), предпринятом с целью участия в проекте 4202.
Боевые блоки современных баллистических ракет на траектории спуска развивают гиперзвуковую скорость и способны совершать довольно сложные маневры. Основным отличием Ю-71 эксперты считают еще более сложный полет, сравнимый с полетом самолета.
В любом случае, принятие подобных блоков на вооружение значительно повысит эффективность российских РВСН.
Есть информация об активной разработке гиперзвуковых крылатых ракет, которые могут стать новым оружием российских боевых самолетов, в частности перспективного стратегического бомбардировщика ПАК ДА. Подобные ракеты представляют весьма нелегкую цель для ракет-перехватчиков комплексов ПРО.
Подобные проекты могут сделать систему противоракетной обороны в целом бесполезной. Дело в том, что объекты, летящие с большой скоростью, перехватить крайне сложно. Для этого у ракет-перехватчиков должна быть большая скорость и возможность маневрировать с огромными перегрузками, и таких ракет пока не существует. Очень тяжело вычислять траектории маневрирующих боевых блоков.
Видео о гиперзвуковом глайдере Ю-71
Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
С друзьями поделились:
Первый самостоятельный испытательный полёт X‑51A состоялся 26 мая 2010 года. Бомбардировщик B‑52 Stratofortress с аппаратом X‑51A на высоте 15 тыс. метров над Тихим океаном сбросил подвешенную под крыло ракету. После этого разгонная ступень (твёрдотопливный ракетный ускоритель) вывела аппарат на высоту в 19,8 тыс. метров и разогнала её до 4,8 М. Максимальная скорость в 5 М была достигнута аппаратом на высоте около 21,3 тыс. метров.
После разгона ГЗЛА включился гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель производства Pratt & Whitney Rocketdyne. В качестве инициирующего жидкого ракетного топлива использовался этилен. После этого двигатель перешёл на топливо типа JP‑7 (Jet Propellant 7 – стандарт ракетного топлива MIL-T‑38219) – смесевое реактивное топливо на основе углеводородов, включая нафталин, с добавлением смазочных фторуглеродов и окислителя.
Но на 110‑й секунде полёта ГЗЛА произошёл сбой. Затем работа двигателя восстановилась, полёт продолжился, пока на 143‑й секунде полёта не случился окончательный отказ. Связь прервалась на три секунды, и операторы передали команду на самоуничтожение. Скорость в 6 М набрать не удалось. Впрочем, для первого полёта ГЗЛА ставилась задача набрать скорость только в 4,5–5 М.
Планировалось, что полёт продлится 250 секунд. Была израсходована половина топлива, а причиной сбоя работы двигателя признали плохое уплотнение топливной системы. В целом испытания сочли вполне удавшимися, а результат лётного испытания был признан успешным. По мнению специалистов, аппарат выполнил 90% поставленных задач. В ходе полёта выяснилось, что аппарат не способен разгоняться так быстро, как ожидалось, и нагревается гораздо больше, чем рассчитывали. Также происходили перебои со связью и передачей телеметрии.
В целом, по заключению исследовательской лаборатории ВВС США, первый полёт ГЗЛА типа X‑51A был оценён как успешный. Время полёта на данном этапе экспериментальной отработки было достаточным. Ведь предыдущий рекорд длительности полёта на гиперзвуковой скорости составлял всего 12 секунд.
Во время вторых испытаний Х‑51А 13 июня 2011 года отказ двигателя повторился. Но в этот раз перезапустить его не удалось, и аппарат упал в акваторию Тихого океана возле побережья Калифорнии. И это уже было расценено как серьёзная задержка в создании действующего образца. По заключению аварийной комиссии, причиной аварии ГЗЛА был отказ в прямоточном воздушно-реактивном двигателе.
1 мая 2013 года был проведён четвёртый запуск ГЗЛА (см. рисунок 4), в результате лётного испытания была достигнута скорость в 5,1 М, полёт продолжался около шести минут, из них три с половиной минуты работал прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Ускоритель обеспечил набор скорости до 4,8 М, ПВРД – до 5,1 М, на топливе типа JP‑7.
Решение о дальнейшей разработке боевого образца ГЗКР на базе ГЗЛА Boeing Х‑51А в настоящее время не принято.
В целом, с учётом указанных проблем, создание боевого образца ГЗКР на базе экспериментального гиперзвукового летательного аппарата Boeing Х‑51 А представляется маловероятным.
В настоящее время в США также продолжается создание технологического задела, необходимого для разработки одноступенчатых воздушно-космических самолётов (ВКС). Основу его составляют результаты, полученные в ходе выполнения программы NASP.
На данном этапе понимания возможностей ВКС, его задач и условий применения воздушно-космическим самолётом называется летательный аппарат самолётной схемы, который способен самостоятельно осуществлять взлёт с обычных аэродромов, выход на низкую околоземную орбиту и длительный орбитальный полёт, аэродинамическое маневрирование в атмосфере Земли с целью изменения параметров орбиты, сход с орбиты и посадку на заданный аэродром.
Однако на данный момент конкретный вариант полномасштабного ВКС, то есть летательного аппарата, полностью отвечающего требованиям Департамента обороны США к боевым летательным аппаратам такого типа, отсутствует. Ожидаемый облик ВКС, его основные ТТХ и возможные способы боевого применения были оценены исходя из общей целевой направленности задач, возлагаемых на космическое вооружение, и основных требований, предъявляемых американскими военными специалистами к ВКС.
Появление базового экспериментального образца-демонстратора ВКС ожидалось не ранее 2014–2015 года. В настоящее время в США действительно создан прототип такого воздушно-космического самолёта – экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат Boeing X‑37.
Гиперзвуковой летательный аппарат Boeing X‑37 (см. рисунок 5) – экспериментальный орбитальный самолёт, создан для отработки перспективных промышленных технологий запуска на орбиту и спуска в атмосферу. По мнению экспертов, Boeing X‑37 (беспилотный космический корабль многоразового использования) является увеличенной на 120% производной от ГЗЛА типа Boeing X‑40A.
Гиперзвуковой летательный аппарат типаBoeing Х-37
Самолёт предназначен для функционирования на высотах от 200 до 750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять различные разведывательные задачи, доставлять небольшие грузы в космос (и возвращать их).
Работы по созданию летательного аппарата типа X‑37 велись в США ещё с 1950‑х годов. Программа создания X‑37B была начата в 1999 году NASA совместно с корпорацией Boeing. Стоимость разработки экспериментального космолёта составила около 173 млн долларов.
Первый тестовый полёт – испытание планера ГЗЛА путём сбрасывания – был совершён 7 апреля 2006 года. Первый космический полёт состоялся 22 апреля 2010 года в 19:52 по местному времени. Для запуска использовалась ракета-носитель «Атлас‑5», место запуска – стартовая площадка SLC‑41 авиабазы «Мыс Канаверал». Пуск прошёл успешно. В ходе полёта были испытаны навигационные системы, управление, теплозащитная оболочка и система автономной работы аппарата.
3 декабря 2010 года воздушно-космический самолёт Х‑37В вернулся на Землю, орбитальный самолёт провёл в космосе 225 дней. Посадка, как и полёт, проводилась в автоматическом режиме и была осуществлена в 09:16 UTC на взлётно-посадочную полосу базы ВВС США «Ванденберг», расположенную северо-западнее Лос-Анджелеса (штат Калифорния).
В ходе пребывания на орбите X‑37B получил около семи повреждений обшивки в результате столкновения с космическим мусором. Во время посадки также лопнуло колесо шасси. Отлетевшие фрагменты резины нанесли незначительные повреждения нижней части фюзеляжа аппарата. Несмотря на то, что покрышка шасси лопнула при касании посадочной полосы, аппарат не отклонился от курса и продолжил торможение, держась ровно середины посадочной полосы.
ВВС США совместно с концерном Boeing занялись подготовкой второго аппарата X‑37B к выводу в космос. Следующий запуск Х‑37 В‑2 (OTV‑2) был запланирован на 4 марта 2011 года. Время старта, программа полёта и стоимость проекта были засекречены. Испытания аппарата были проведены на более широкой орбите при усложнённых условиях схода с неё и захода на посадку. Программа OTV‑2 была расширена по сравнению с OTV‑1.
5 марта 2011 года аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем «Атлас‑5», стартовавшей с мыса Канаверал. С помощью второго аппарата X‑37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников. 16 июня 2012 года летательный аппарат приземлился на базе американских военно-воздушных сил «Ванденберг» в штате Калифорния, проведя 468 дней и 13 часов на орбите, облетев вокруг Земли более семи тысяч раз.
Очередной беспилотный космический аппарат X‑37B был запущен с помощью ракеты-носителя «Атлас‑5» с космодрома на мысе Канаверал 11 декабря 2012 года. Как и ранее, никаких подробностей о задачах миссии официально не было сообщено.
Цели, для которых ВВС США собирается использовать орбитальный самолёт, в настоящее время не разглашаются. Согласно официальной версии, основной его функцией станет доставка на орбиту специальных грузов. По другим версиям, ГЗЛА Boeing X‑37 будет применяться и в разведывательных целях. Наиболее правдоподобным предназначением этого аппарата является отработка технологий для будущего космического перехватчика, позволяющего инспектировать чужие космические объекты и, если нужно, выводить их из строя кинетическим воздействием. Такое предназначение аппарата полностью соответствует документу «Национальная космическая политика США» 2006 года, провозглашающему право США частично распространить национальный суверенитет на космическое пространство.
Представительство ВВС США официально заявило, что X‑37B рассчитан на максимальное нахождение в космосе в течение 270 дней, хотя второй космический полёт продлился 468 дней и 13 часов на орбите.
Аппарат оборудован панелями солнечных батарей и литий-ионными бортовыми аккумуляторами. Приведённые значения аэродинамического качества и запаса характеристической скорости позволяют изменить наклонение начальной орбиты на величину 25–300. При этом, по ряду экспертных оценок, возможно снижение ВКС в атмосфере до высоты 50–60 км.
Полёт ВКС в плотных слоях атмосферы характеризуется неблагоприятными условиями для работы бортовых систем разведки, прицеливания, связи из-за высоких скоростных напоров, тепловых нагрузок и плазмообразования.
Средние значения ЭПР такого воздушно-космического самолёта в диапазоне длин волн λ=3–10 см, ракурсе наблюдения 90±45° (борт) и по уровню вероятности 0,5 составляют около 5–10–20 м2 (в зоне плазмообразования могут достигать до 50–100 м2). Интенсивное плазмообразование при входе ВКС в плотные слои атмосферы прогнозируется в диапазоне высот 70–50 км с дальнейшим затуханием к плотным слоям атмосферы. Поэтому, исходя из нынешнего понимания возможностей ВКС, предполагается, что орбитальный полёт будет основным режимом полёта ВКС при выполнении боевых задач. В меньшей степени боевое применение ВКС возможно и на участке схода с орбиты до входа в плотные слои атмосферы (Н=90–120 км).
В целом на ВКС может возлагаться решение транспортных задач в интересах обеспечения орбитальной группировки США, ведение разведки из космоса и проведение инспекции орбитальных объектов.
Нанесение высокоточных ударов из космоса (с орбит около 200 км) по наземным целям представляется маловероятным (стоит вспомнить, сколько прогнозов о возможностях боевого применения многоразового космического корабля «Шаттл» было сделано в 1980‑е годы!). Тем более, что подобных испытаний Х‑37 с воздействием по наземным целям с орбиты за прошедший период зарегистрировано не было.
Необходимо отметить, что такие испытания будут расцениваться как нарушение Договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела от 10 октября 1967 года. В соответствии со статьёй IV этого Договора «государства – участники Договора – обязуются не выводить на орбиту вокруг Земли любые объекты с ядерным оружием или любыми другими видами оружия массового уничтожения…».
В целом проведённый анализ показал, что гиперзвуковой летательный аппарат типа Boeing Х‑37 предназначен для выполнения специальных (разведывательных и транспортных) задач в космосе и обладает ограниченными возможностями боевого применения.
Планирующая головная часть Falcon HTV‑2
Ранее в США также осуществлялся ряд поисковых работ в области создания стратегических неядерных баллистических ракет (разработка МБР «Минитмен‑2» с неядерной боевой частью) в рамках проекта HAWD (Hypersonic Aerodynamic Weapon Definition).
Концепция была основана на результатах работ по созданию маневрирующей боеголовки AMaRV (Advanced Maneuvering Reentry Vehicle), которая трижды испытывалась в первой половине 1980‑х годов. Очевидно, эти испытания прошли достаточно успешно, поскольку Национальный совет по научно-исследовательским разработкам США в 2008 году рекомендовал в своём докладе использовать боеголовку AMaRV в качестве прототипа для первой ракетно-планирующей системы.
В качестве одного из вариантов такой системы рассматривалась планирующая головная часть (ПГЧ) или планирующая боеголовка (ПБГ), разработка которой была проведена в США по программе HWT (Hypersonic Weapon Technology). Технический облик этого аппарата представлял собой планирующую боеголовку, сконструированную по схеме «интегрированное корпус-крыло», и был положен в основу дальнейших разработок.
Основой для разработки ПБГ послужил гиперзвуковой летательный аппарат «Буст-Глайд» (программа SBGV – Strategic Boost Glide Vehicle, разработка которой осуществлялась ВВС), обладающий способностью совершать после разгона длительный управляемый гиперзвуковой планирующий полёт в диапазоне высот от 60 до 30 км.
Вместе с тем неоднократно отмечалось, что планирующая БГ (при успешном решении задач обнаружения, сопровождения и наведения средств ПРО) становится более уязвимой целью даже по сравнению с другими боеголовками (типа ББ МБР, ГЧ БРСД). Во‑первых, из-за больших габаритов её уязвимая площадь и ЭПР в несколько раз выше, чем у других БЦ, во‑вторых, крылья на участке планирования в атмосфере становятся основными уязвимыми отсеками, так как их разрушение (даже при боеспособном снаряжении) делает невозможным нанесение запланированного удара по объекту (рисунок 6).
.jpg)
Планирующая головная часть (эскиз)
По экспертным оценкам, такие планирующие головные части способны эффективно преодолевать существующую систему воздушно-космической обороны России и обладают наилучшими лётно-техническими характеристиками среди всех перспективных ГЗЛА противника.
Наиболее перспективной разработкой ГЗЛА в настоящее время является проект гиперзвукового аппарата типа «Фалькон» (Falcon), создаваемого в рамках программы HTV Агентства перспективных исследований Департамента обороны США (ДАРПА).
Боевое применение этого ГЗЛА предусматривает вывод аппарата в космос на МБР (вне зоны контроля СПРН), разгон ГЗЛА до гиперзвуковой скорости и скрытное преодоление зон ПВО над территорией страны в режиме аэродинамического планирования.
Программы и перспективы создания таких ГЗЛА были хорошо освещены в 2013 году в книге «Серебряная пуля?» Джеймса М. Эктона – содиректора программы по ядерной политике фонда Карнеги за международный мир. Было отмечено, что применение гиперзвуковых летательных аппаратов типа Falcon HTV‑2 в перспективе может обеспечить скрытное преодоление зоны обнаружения как системы ПРН, так и системы ПВО и нанесение внезапного ядерного удара по высшим звеньям государственного и военного управления РФ.
Основной чертой таких гиперзвуковых летательных аппаратов, определяющей вероятность доставки боезарядов к объекту поражения, являются высокоскоростные, интенсивно меняющиеся по модулю и направлению манёвры. Такие особенности лётно-технических характеристик планирующих боеголовок обусловлены высоким аэродинамическим качеством и высокими гиперзвуковыми скоростями атаки цели (5<M<15), стабильностью аэродинамических и массогабаритных характеристик, обеспеченных использованием инновационных теплоэрозионностойких композиционных материалов.
Эти ГЗЛА объединили в себе те черты современного ракетного и авиационного вооружения, которые являются определяющими для эффективного преодоления современных эшелонированных систем ПВО‑ПРО. Из всех СВКН только баллистические ракеты, оснащённые ПБГ (ПГЧ) с высокими аэродинамическими характеристиками, обеспечивают практически глобальную зону поражения (доставки боезаряда) с гиперзвуковыми скоростями, сопоставимыми со скоростью МБР (БРПЛ).
При высоких гиперзвуковых скоростях и межконтинентальной дальности полёта ПБГ являются оружием высокоточной доставки неядерных боеприпасов и ядерных боезарядов малого и сверхмалого эквивалента, которые с использованием средств самонаведения и космических навигационных систем обеспечивают точность КВО=5–10 м.
Джеймсом М. Эктоном также было отмечено, что в настоящее время в этой области реализуется только одна программа – HTV‑2 и её финансирование сокращено до минимума.
Ранее был проведён ряд лётных испытаний таких ГЗЛА в рамках исследовательских программ ATV и HTV (рис. 7), которые подтвердили потенциальную возможность применения гиперзвуковых средств воздушно-космического нападения.
.jpg)
Гиперзвуковой летательный аппарат Falcon HTV-2
В процессе проведённых лётных испытаний ГЗЛА было отработано как прямое наведение планирующей головной части на атакуемый объект, так и возможные боковые манёвры аппарата относительно плоскости стрельбы. Лётные испытания проводились Агентством ДАРПА на Тихоокеанском полигоне ПРО имени Р. Рейгана. Пуск ГЗЛА проводился на испытательной баллистической трассе АБ «Ванденберг» (штат Калифорния) – боевое поле падения полигона ПРО (штат Гавайи). Продольное отклонение от расчётной траектории ГЗЛА с планированием составило около 1250 км.
Необходимо отметить, что применение для вывода таких ГЗЛА стратегических баллистических ракет даже из других позиционных районов (о. Диего-Гарсия) и районов патрулирования в море вызывает серьёзные опасения ввиду возможности срабатывания системы предупреждения о ракетном нападении РФ и угрозы нанесения ответного (ядерного) удара.
Вместе с тем то, что программой испытаний в настоящее руководит Агентство перспективных исследований ДАРПА, показывает, что испытания планирующей головной части также носят исследовательский характер и в ближне- и среднесрочной перспективе вероятность перевода этой программы в стадию опытно-конструкторской работы во многом зависит от результатов испытаний опытного образца – демонстратора технологий.
Прямой угрозы нет
Существующий уровень проработки всех приведённых образцов ГЗЛА – гиперзвуковой крылатой ракеты типа Boeing Х‑51А, воздушно-космического самолёта Boeing Х‑37, планирующей головной части Falcon HTV‑2 – явно недостаточен для перевода указанных научно-исследовательских программ в стадию ОКР.
Общее снижение темпов разработки указанных гиперзвуковых летательных аппаратов и отсутствие утверждённой концепции боевого применения ГЗЛА с неядерным оснащением также позволяет предположить, что на ближайшую перспективу в составе стратегических наступательных вооружений США основными средствами «быстрого глобального удара» останутся стратегические баллистические и крылатые ракеты.
Приведённый обзор проблем, выявленных при лётных испытаниях гиперзвуковых летательных аппаратов в США, показывает, что создание аналогичных образцов вооружения в РФ нецелесообразно. В этом случае мы повторяем печальный опыт создания аналога лазерного авиационного комплекса (ABL), который после ряда успешных лётных экспериментов в США был вначале переведён из образца вооружения в исследовательскую лабораторию, а потом и вовсе отправлен на «кладбище самолётов».
.jpg)
Первый полёт Boeing X-48C
.jpg)
Гиперзвуковой самолет
Определение: Самолет, способный летать со скоростью, в пять раз превышающей скорость звука.
Значение: Полет на гиперзвуковых скоростях необходим для эффективного достижения космоса и возвращения из него. Самолеты, летящие на гиперзвуковых скоростях, сталкиваются с рядом проблем в дополнение к тем, с которыми сталкиваются на более низких скоростях, включая чрезвычайно высокие температуры и давления, а также необходимость в системах управления, которые реагируют на возмущения чрезвычайно быстро.
Приложения
Несмотря на то, что гиперзвуковые самолеты объявили о том, что могут совершить кругосветное путешествие менее чем за четыре часа, они не обещают усталых пассажиров в ближайшем будущем. Большинство применений гиперзвуковых самолетов либо в контексте войны или космического полета. За исключением терминальной стадии некоторых ракет, гиперзвуковой полет выполняется исключительно на очень больших высотах, где плотность воздуха и давление являются частью их значений на уровне моря.
В космосе любой управляемый маневр требует затрат топлива, тогда как внутри атмосферы аэродинамические силы могут быть использованы путем отклонения поверхностей управления. Поскольку скорость, необходимая для земной орбиты на малых высотах, составляет приблизительно 18 000 миль в час, космические корабли возвращаются в атмосферу с чрезвычайно высокими числами Маха, обычно от 25 на космическом челноке до более 36 на капсулах Аполлона. В обратном полете корабль проводит на гиперзвуковой скорости всего несколько минут, после чего замедляется до сверхзвуковых скоростей, которые позволяют более управляемо маневрировать и скользить к выбранным посадочным площадкам.
Во время полета в космос современные гиперзвуковые самолеты совершают полеты на ракетных ускорителях, проводят в кратчайшие сроки в плотных нижних областях атмосферы. Эта ситуация должна измениться, когда самолеты используют воздушно-реактивные двигатели для движения на гиперзвуковых скоростях. Воздушно-реактивные двигатели забирают кислород, необходимый для горения, из атмосферы, уменьшая количество, поднимаемое с земли. Преимущество освоения этой технологии можно легко увидеть. В водородно-кислородной двигательной установке, которая является наиболее эффективным из известных средств химической тяги, 89 процентов от общего веса топлива и окислителя составляет кислород.Однако дыхательный гиперзвуковой полет создает несколько трудных проблем.
Особенности гиперзвуковых потоков
Воздух, обтекающий транспортное средство, движущееся на гиперзвуковых скоростях, имеет несколько интересных особенностей. Перед носом автомобиля очень сильная ударная волна. Этот шок подобен взрывной волне от взрыва, который нагревает воздух настолько, что молекулы кислорода и азота вибрируют на высоких частотах, распадаются на атомы, излучают большое количество тепла и даже ионизируются.Воздух сжимается до значений, в десять-сто раз превышающих его нормальную плотность, а чрезвычайно высокое давление создает очень высокие нагрузки на автомобиль. По верхней поверхности транспортного средства воздух ускоряется до сверхзвуковых скоростей, а плотность и температура падают так быстро, что диссоциированный воздух не успевает рекомбинировать. Вокруг автомобиля ударные волны лежат очень близко к поверхности. Воздушное трение нагревает поверхность и увеличивает сопротивление автомобиля. Внутри тонкого слоя поток изменяет свойства в очень большом диапазоне.Надежная конструкция таких транспортных средств чрезвычайно сложна, поскольку точное, полномасштабное аэродинамическое прогнозирование является сложным и дорогостоящим, а приближенные методы не обеспечивают достаточной точности.
Совершенствование методов прогнозирования с помощью экспериментов также нелегко из-за явной сложности проведения экспериментов с потоком в гиперзвуковых условиях. Гиперзвуковые аэродинамические трубы требуют экстремальных давлений, температур и скоростей потока и могут работать в устойчивых условиях только в течение миллисекунд.В начале 1990-х годов, когда национальная инициатива президента Рональда Рейгана по аэрокосмическим самолетам возобновила разработку технологии гиперзвукового полета, общий опыт испытаний в аэродинамической трубе на гиперзвуковых скоростях по всем испытаниям, проведенным до этой даты, был оценен менее чем за одну секунду. ,
Ранние гиперзвуковые рейсы
Присущие гиперзвуковому путешествию трудности не помешали развитию гиперзвуковых транспортных средств. В 1933 году немецкий эксперт по ракетам Юджен Сангер опубликовал свою концепцию «антиподального бомбардировщика» (антиподы — две точки на противоположных сторонах земли), гиперзвукового планера с экипажем, запущенного на большой ракете, которая будет доставлять бомбы удаленным целям по всему земному шару, пропуская и выходя из атмосферы.Этот проект был отменен в 1942 году.
В феврале 1949 года армия США запустила капральную ракету V-2 WAC с ракетного полигона «Белые пески» в Нью-Мексико. Ракета достигла скорости 3500 миль в час и высоты 100 миль до того, как загорелся этап капрала WAC, и достигла высоты 244 миль. Транспортное средство вошло в атмосферу со скоростью более 5000 миль в час.
12 апреля 1961 года советский летчик-майор Юрий Гагарин вернулся на Землю 12 апреля 1961 года после орбитального полета, во время которого он путешествовал с гиперзвуковыми скоростями, обуглившими поверхность его сферической космической капсулы.С тех пор ракеты с экипажем или без него обычно летали в гиперзвуковом режиме.
Программа X-15
Первым гиперзвуковым исследовательским самолетом , который использовал аэродинамический лифт, чтобы оставаться в воздухе, был североамериканский Х-15, разработанный Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Запущенный с воздуха из бомбардировщика B-52, Х-15 впервые взлетел 8 июня 1959 года. Его длина составляла 50,75 фута, а размах крыльев — 22,25 фута. Его дроссельный ракетный двигатель Thiokol XLR-99 сжигал смесь безводного аммиака и жидкого кислорода, достигая Маха 6.К концу августа 1963 года Х-15, пилотируемый Джозефом А. Уокером из НАСА, достиг рекордной высоты 354 200 футов.
Летные испытания X-15 выявили ряд интересных фактов о гиперзвуковом полете, , в том числе о существовании турбулентных гиперзвуковых пограничных слоев, и о том, что скорости турбулентного нагрева были ниже, чем предсказывалось теорией, но что на поверхности возникали горячие точки, вызывая образование материала неудачи. Полеты продемонстрировали пилотируемый переход от аэродинамического к реактивному контролю и обратно, включая гиперзвуковой / сверхзвуковой повторный вход под углами атаки до 26 градусов и скольжение к точным посадкам.
Третий X-15, , который установил ряд рекордов, был потерян вместе со своим пилотом Майклом Дж. Адамсом 15 ноября 1967 года. Программа была отменена после этой фатальной аварии.
Воздушно-реактивный двигатель
Автомобиль X-15A-2 был разработан для реализации идеи гиперзвукового полета с использованием воздушно-реактивного двигателя вместо ракеты. План состоял в том, чтобы испытать прямоточный двигатель, использующий сверхзвуковое сгорание, хотя это никогда не проверялось в полете. Проблемы гиперзвукового воздушного дыхания были многочисленными, но доминировали две фундаментальные проблемы.
Во-первых, теоретическое исследование показало, что сопротивление возникает, когда сверхзвуковой поток замедляется до дозвуковых скоростей, как в результате удара, и когда тепло добавляется в поток с большим числом Маха. На низких сверхзвуковых скоростях сопротивление, вызванное ударом, меньше, чем сопротивление, которое могло бы возникнуть при добавлении тепла к сверхзвуковому потоку. Таким образом, прямоточные двигатели для полета со скоростью менее Mach5use ударяют, чтобы замедлить поток до дозвуковых скоростей перед добавлением тепла путем сжигания топлива в камере сгорания прямоточного двигателя.На скоростях выше 4 Маха более эффективно добавлять тепло на сверхзвуковых скоростях, чем замедлять поток до дозвуковых условий.
Во-вторых, при сверхзвуковом сгорании существует чрезвычайно короткое время, в течение которого можно добавлять топливо, смешивать его с воздухом, движущимся со сверхзвуковой скоростью, и завершать сгорание до того, как поток выходит из двигателя. X-30, получивший название National AeroSpace Plane, был построен для разработки прямоточных аппаратов сверхзвукового сгорания, или scramjets. В 1990-х эта программа была отменена без каких-либо испытательных полетов.
Исследовательский центр НАСА в Лэнгли на рубеже тысячелетий описал программу под названием Hyper X для изучения технологии гиперзвуков на скоростях от 5 до 10 Маха. NASA / Boeing X-43 был разработан для изучения полета на космических аппаратах на скоростях от 6 Маха до Маха 10, после запуска с использованием ракеты-носителя Pegasus с B-52 над Тихим океаном. Выпущенный на 20 000 футов, 12-футовый X-43 был разработан для ускорения ракеты до скорости 6 Маха и высоты 90 000 футов. Двигатель с реактивным двигателем рассчитан на работу от семи до десяти секунд, разгоняя Х-43 до скорости 10 Маха.Двигатель имел воздухозаборник овальной формы и сжигал водород с воздухом в медной камере сгорания на сверхзвуковых скоростях. Не имея шасси, машина была разработана для передачи данных, прежде чем расходовать энергию и падать в океан.
X-15, показанный здесь с пилотом Нилом Армстронгом, был первым гиперзвуковым самолетом, разработанным Соединенными Штатами. (НАСА)
Подъемные органы
ВВС США и НАСА продолжают изучать гиперзвуковые подъемные тела для гиперзвукового повторного входа. Гиперзвуковая ракета-носитель X-20 Dyna-Soar была разработана для запуска на орбиту твердотопливной ракеты Titan III, возвращения в атмосферу и полёта на гиперзвуковых скоростях для доставки ядерного оружия. Тем не менее, Dyna-Soar был положен на полку, никогда не летая.
Подъемное тело Х-23 взлетело в 1966 году, продемонстрировало маневрирование при возвращении. На судах X-24A и X-24B исследовались низкоскоростные характеристики подъемных органов. NASA / Boeing X-37, часть программы Hyper X НАСА, исследует технологии для орбиты по требованию, в том числе повторный вход в гиперзвуковой полет.Автомобиль, построенный Boeing Phantom Works, имеет длину 27,5 фута, размах крыльев 15 футов, вес около 6 тонн и грузовой отсек длиной 7 футов и диаметром 4 фута. Демонстрационная технология интегрированного маневренного космического самолета Boeing X-40 является предшественником запланированных транспортных средств для полета на Маха 16 до 300 000 футов, отправляя от 1 000 до 3 000 фунтов полезной нагрузки на орбиту для военных миссий.
В 1990-х годах, , корабль возвращения экипажа Х-38 (CRV) расширил работу на Х-23 и Х-24, создавая подъемный орган, который будет прикреплен к Международной космической станции (МКС). ) как система аварийного выхода.Отделенный от МКС с помощью ракетных двигателей и способный нести выведенный из строя экипаж до семи человек, Х-38 должен был осуществлять навигацию с использованием Глобальной системы определения местоположения (GPS) и скользить по гиперзвуковому возвращению под углами атаки до 38 градусов с отопление, принимаемое тепловой плиткой на транспортном средстве. После сверхзвукового маневрирования с использованием флаперонов Х-38 развернет сначала парашюты, а затем большой параплан. Бортовая система автоматического управления будет направлять подвесной X-38 на мягкую посадку на ветер.В 2001 году проект Х-38 был отменен, но параллельный проект, осуществляемый Францией и Европейским космическим агентством, был направлен на разработку многоразового такси для экипажа или спасательного экипажа.
Космический челнок НАСА использует аэродинамический лифт при высоких углах атаки и гиперзвуковых скоростях до 25 Маха при его возвращении и спуске в атмосферу. Он использует теплоизоляционные плитки для защиты критических частей фюзеляжа и крыльев во время повторного входа. Используя аэродинамический лифт в верхних слоях атмосферы, шаттл остается на больших высотах, где воздух значительно тоньше, пока большая часть его орбитальной кинетической энергии не будет рассеиваться, прежде чем погрузиться в более плотные части атмосферы и скользить к посадочной полосе.
Другие многоразовые космические гиперзвуковые самолеты
Многоразовая ракета-носитель NASA / Lockheed Martin X-33, , меньший предшественник концепции Lockheed VentureStar, проверила идею достижения одноступенчатого наддува к низкой околоземной орбите с использованием сверхлегких композитных топливных и окислительных резервуаров и ракеты. двигатель, который использовал «аэроспайк» с внешней насадкой. X-33 был отменен в 2001 году, наряду с запуском по требованию, космическим кораблем NASA / Orbital Sciences X-34.
Советский космический челнок «Буран» («Метель») совершил свой первый орбитальный полет в ноябре 1988 года на ракете-носителе «Энергия». Он дважды облетел Землю на высоте от 247 до 256 километров над поверхностью, после чего снова вошел и приземлился в Тюратуме. Французско-европейский проект космического самолета Hermes был задуман как мини-шаттл, перевозивший от четырех до шести членов экипажа и 4500 кг груза на орбиту над ракетой-носителем Ariane-5. Проект был отменен в 1992 году, но, возможно, его заменил продолжающийся проект спасательного корабля для экипажа Европейского космического агентства (ЕКА).
Гиперзвуковые воздушно-реактивные двигатели, включая реактивный двигатель, как сообщалось, были испытаны в 1990-х годах Россией на ракете класса «земля-воздух» и Индийской организацией космических исследований с использованием твердого ракетного ускорителя. Японские космические челноки Hope-X и британские концепции горизонтального взлета и посадки (HOTOL), похоже, не вышли за рамки небольших моделей аэродинамических труб. По состоянию на середину 2001 года не было ни одного гиперзвукового аэродинамического аппарата многоразового использования, кроме космического челнока НАСА.
Wave-Rider Concepts
Конфигурации самолетов, оптимизированные для аэродинамического полета на гиперзвуковых скоростях, как правило, тонкие и плоские, с высоко подметенным фюзеляжем и короткими крыльями. В гиперзвуковом рейсе верхняя поверхность транспортного средства остается практически параллельной направлению полета, что сводит к минимуму возмущение потока. Наклонный удар, образующийся под транспортным средством, остается очень близко к наклонной поверхности, обеспечивая подъемную подушку высокого давления.Такие аппараты называются гиперзвуковыми волновыми наездниками. В конфигурациях волновых наездников в качестве основных контрольных поверхностей обычно используются рули направления и комбинации элеватор-элерон (элевоны). Закрылки наконечника улучшают коэффициент аэродинамического сопротивления и эффективность руля. Такие транспортные средства нестабильны по высоте, как и многие современные истребители, и требуют компьютерного управления с увеличенной стабильностью. Концепции уменьшения сопротивления шока и нагрева носа включают российскую идею инжекции струй ионизированного газа в шок и американскую идею ионизации газа вперед с помощью плазменных или лазерных лучей.
, 
ПРИМЕЧАНИЕ: ВСЕ инженерные и физические наших гиперзвуковых разработок и струйной инженерии, минимум 30 лет более продвинутый, чем все существующие программы.Из-за этого мы чрезвычайно защита инженерных деталей. Краткий список инноваций и достижений в гиперзвуковых технологиях. Каждый аспект нашей гиперзвуковой техники и физики насчитывает несколько десятилетий. впереди всех существующих программ. В то время как другие работают внутри коробки, мы не есть коробка, мы сожгли ее.
|
С тех пор, как аэрокосмическая компания Boeing обнародовала планы относительно нового гиперзвукового самолета с возможностями наблюдения и удара, появилось немного деталей. Он стремится построить его в ближайшие 10-20 лет, но уже сталкивается с некоторой конкуренцией.
Авиационная неделясообщила, что проект самолета под названием «Валькирия II» был впервые представлен на форуме SciTech Американского института аэронавтики и космонавтики в Орландо, штат Флорида, еще в январе.Хотя проект еще не официально объявлен зеленым, в заявлении компании говорится, что самолет может летать по всему миру «за один-три часа» и выполнять авиаудары и разведывательные миссии.
Подробнее
«Это одна из нескольких концепций и технологий, которые мы изучаем для гиперзвукового самолета», — сказал Кевин Боукетт, старший технический сотрудник по гиперзвуке в Boeing Research & Technology. «Эта конкретная концепция предназначена для военного применения, которое должно быть предназначено для разведки, наблюдения и разведки, или ISR, и для нанесения удара».
Концепт-арт, размещенный на официальном веб-сайте Boeing и в Facebook, демонстрирует двухметровую высоко-стреловидную струю дельта-крыла в так называемом «волноводном» дизайне , который позволяет ему использовать собственные ударные волны для увеличения подъемной силы и уменьшения бремя. Но, как отмечает Aviation Week, Боинг постоянно совершенствует свои конструкции, поэтому эта картина может не выглядеть как окончательная модель.
В пятницу в прямом эфире на Facebook Кевин Боукатт сказал, что, используя технологию волновода, гиперзвуковой корабль сможет резать воздух быстрее, чем пуля, выпущенная из пистолета.
«Это в два с половиной раза быстрее скорости пули», — сказал Боукатт зрителям. «Это в два раза быстрее, чем Конкорд. Таким образом, в основном вы можете добраться куда угодно в мире за один час через Атлантику, через два часа через Тихий океан — почти в любом месте между двумя точками за один-три часа.
Если Boeing реализует эту концепцию, она будет конкурировать с самолетом Lockheed Martin SR-72, запланированным преемником своего SR-71 Blackbird, анонсированного еще в 2013 году. Как SR-72, так и Valkyrie II будут использовать двигатель с комбинированным циклом и двойной прямоточный реактивный двигатель / ускоритель для ускорения по Маха 3 и перехода на гиперзвуковые скорости. Boeing, вероятно, сначала создаст меньший испытательный самолет, размером с истребитель F-16, прежде чем перейти к полномасштабной модели.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Вернуть биплан? Китайские исследователи следят за старым дизайном гиперзвукового полета
.Hypersonic: будущее авиации
В 1969 году культовый Boeing 747, более известный как Jumbo Jet, впервые поднялся в воздух. С тех пор, как за полвека эволюция коммерческих самолетов принесла нам все более удобные, эффективные и безопасные самолеты, но одно не изменилось: продолжительность рейсов. Сверхзвуковой Конкорд, который существенно сократил время трансатлантического полета, был только вариантом, предназначенным для элиты. В настоящее время, несмотря на планы по возрождению сверхзвукового полета, есть те, кто смотрит еще дальше, в сторону гиперзвукового самолета: из Европы в Австралию и обратно, продолжительностью всего лишь рабочий день.
Разница между сверхзвуковыми полетами — «Конкорд» летал со скоростью 2180 км / ч, примерно со скоростью 2 Маха или вдвое больше скорости звука — и гиперзвуковыми полетами — 5 марта и выше — это не вопрос просто подачи большего количества газа для двигателей , но потребует определенных технологических достижений. В большинстве современных самолетов вентиляторы сжимают воздух, необходимый для сгорания топлива. Эти турбокомпрессоры или турбовентиляторы подходят даже для сверхзвукового полета. Тем не менее, при гиперзвуковых скоростях турбины разрушат , и поэтому необходимы другие типы двигателей без движущихся частей.
Североамериканский Х-15 отъезжает. Кредит: НАСА«В настоящее время пилотируемые гиперзвуковые полеты возможны только с ракетными двигателями, например, используемыми в космических полетах», — объясняет Иван Бермехо-Морено, специалист по аэрокосмической технике в Университете Южной Калифорнии, специализирующийся на гиперзвуковых двигателях, до OpenMind . В этих случаях космический аппарат несет собственный запас жидкого кислорода для сгорания , «который дает им автономию вне атмосферы, но увеличивает вес и объем», говорит Бермехо-Морено.Эти ракетные двигатели были испытаны в таких проектах, как ВВС США (ВВС США) X-15 и НАСА, которое в октябре 1967 года установило рекорд скорости для пилотируемого летательного аппарата на скорости 6,7 Маха или 7 274 км / ч.
Экспериментальные проекты
Основной альтернативой ракетам являются прямоточные реактивные двигатели, а точнее их сверхзвуковой вариант сгорания: космический реактивный двигатель. Преимущество этого двигателя в том, что он работает с атмосферным кислородом, который сжимается в двигателе благодаря собственной скорости самолета, что позволяет избежать использования турбин.В свою очередь, его недостатком является то, что «ему нужно лететь на гиперзвуковых скоростях, чтобы начать работу, поэтому он должен достичь этой стадии с другими движительными системами, такими как реактивные двигатели, форсажные камеры и прямоточные реактивные двигатели», отмечает Бермехо-Морено.
Художественная концепция гиперзвукового экспериментального аппарата Х-43А в полете. Кредит: НАСАБлагодаря этой технологии «за последние 20 лет было успешно разработано несколько экспериментальных проектов гиперзвуковых движителей», — говорит инженер.К ним относятся беспилотный самолет НА-X-43 и его преемник ВВС США Боинг Х-51А. В последнем, разработанном в последнее десятилетие, применялась концепция WaveRider, предназначенная для увеличения подъемной силы, опираясь на ударные волны, создаваемые самим самолетом при преодолении звукового барьера. Но, несмотря на эти достижения, « скрамджетов все еще нуждаются в значительных технологических достижениях для надежного использования », продолжает Бермехо-Морено, который изучает, как улучшить производительность скрамджета. «В настоящее время срок полезного использования струйного двигателя составляет порядка нескольких минут, и его нельзя использовать повторно, поскольку он был протестирован только на прототипах.
Пример X-51 указывает на текущее направление исследований в области гиперзвуковых движителей: было сказано, что технология, продемонстрированная в этом проекте, может быть применена к разработке гиперзвуковых ракет, которые в настоящее время ведутся в США. Китай и Россия также ведут это новое поколение оружия. Но хотя сегодня военное применение представляется наиболее заметным и жизнеспособным в краткосрочной перспективе, в результате этих разработок могут появиться новые концепции пассажирских перевозок.«Сегодня военные аспекты находятся в центре внимания, но завтра они могут снова стать гражданскими», — рассказывает OpenMind Йохан Стилант, авиационно-космический инженер Европейского космического агентства (ESA).
X-51A Waverider. Кредит: ВВС СШАSteelant был координатором LAPCAT (Long-Term Advanced Propulsion Concepts and Technologies), проекта, финансируемого Европейским Союзом, с целью изучения пути к гиперзвуковому самолету для антиподальных рейсов , , способных путешествовать из Брюсселя. в Сидней за четыре часа .Согласно Steelant, работа, начатая LAPCAT, была продолжена в рамках других инициатив, включая SKYLON, проект многоразовой космической пусковой установки, способной летать на 5-м Mach, и STRATOFLY, корабль для перевозки пассажиров на 8-м Mach.
Технологические проблемы
В ожидании взлета гиперзвуковых полетов лидеры отрасли не хотят отставать. Опираясь на свой предыдущий опыт, Boeing представил в июне 2018 года свою концепцию самолета Mach 5, выбранную скорость, потому что она позволила бы использовать обычные материалы, такие как титан; на более высоких скоростях 1000 ° C, которых может достичь фюзеляж из-за трения, требует использования новых керамических материалов.
Художественная концепция гиперзвукового экспериментального аппарата Х-43А в полете. Кредит: БоингЭтот важный аспект показывает, что не только необходимо развивать двигательную технику, но впереди еще бесчисленные технологические проблемы с точки зрения структуры и маневренности самолета, как объясняет Хавьер Урзай, инженер по аэрокосмической технике в Стэнфордском университете, специализирующийся на гиперзвуковой тяге. OpenMind . «Состояние разработки пилотируемых и управляемых гиперзвуковых самолетов в атмосфере все еще находится на очень ранней стадии», — говорит он.
Другие компании, такие как Airbus, и национальные космические агентства, такие как Япония и Германия, также делают ставку на гиперзвуковой перелет. Хотя никто не хочет пропустить полет, никто не предполагает, что взлет неизбежен; но, по словам Бермехо-Морено, «необходимая технология вполне может быть разработана задолго до конца этого века ». Урзай также умеренно оптимистичен: «При правильном уровне инвестиций можно построить самолет, подобный Х-15, с большей дальностью полета и двумя или тремя членами экипажа до 2030 года, и оттуда попытаться увеличить размер самолета на пять или десять пассажиров до 2040 года.
Хавьер Янес
@ yanes68
,